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袁岚峰2周前
锚点|刷手机吃夜宵伤身体?夜间光污染影响血糖代谢! 薛天:实际上我们也发现,有大量的 Public Health(公共卫生)或流调的研究,都发现一个现象,就是夜间时候的光污染越多,这时候 2 型糖尿病、肥胖,这些我们所熟知的代谢性疾病的发生率都会增加。这个事情就像我说的,这只是一个相关性,但并不知道是不是光造成的。我们要解决或回答,到底造成这种代谢性问题是什么原因。 所以,当时我们就拿动物模型来回答这个问题。我们在夜间的一个固定时间给它光照,然后去看它体内的糖代谢,叫血糖耐受实验。血糖耐受实验是说,给你喝一杯浓糖水,或者给小鼠腹腔打一针葡萄糖,然后看它的血糖上升。咱们所有人的血糖都会上升,然后下降,大概一两个小时就会下降回来。你如果上升了不下降,那不就是糖尿病吗?糖尿病的原因,就是你吃了高糖的食物,血糖很高,一直高,对肌体其他的各种功能,包括眼睛、包括肾脏等等,都会产生影响。 袁岚峰:一直高,叫做耐受还是叫不耐受? 薛天:那叫不耐受。 袁岚峰:耐受就是飞快地分解了,是吧? 薛天:糖不是马上分解,是把它储存起来了,存到肝糖原或者肌糖原里,就把血糖又拉下来了,保持我们血糖的稳定。但是我们肯定会出现高低,因为你每天都要吃饭,吃大米,吃馒头,那都是高热量的糖的来源。但是我们要有能力迅速把这个糖拉到低值。当你血糖低的时候,又迅速消耗这些储存的糖原,把它再拉回来,保持我们血糖的稳定。 袁岚峰:所以其实关键在于那个响应的速度,是吧? 薛天:对,响应的能力和速度。那好,这个我们发现,无论是白天还是晚上,我们给了一个光之后,它的血糖控制能力就耐受就不好了,它会保持在高血糖的时间更长。 有光的时候,我们控制糖的能力其实是下降的。 袁岚峰:这听起来给人一句话的建议就是说,吃饭的时候应该黑灯瞎火,是不是? 薛天:这个也不能完全这么讲。你在白天的时候,昼夜节律会让你的血糖控制能力比晚上要好。你刚刚说的那句话,实际上对晚上是有价值和意义的。在夜间的时候,我们自身的生物钟,让我们的血糖控制能力已经变差了。这个时候再有光污染,你的血糖控制能力更差。这个时候又是我们一天到晚吃夜宵的时候,拿着手机,看着电脑。 袁岚峰:所有的不利因素全都集齐了。#知识前沿派对 #光 #生命 #血糖 #脂肪
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袁岚峰4天前
锚点|婴儿期光照量竟能影响成年后的学习能力? 薛天:婴幼儿充足的光照,对于他的健康发育是有价值的,对脑发育也有价值。当时这个工作,我们之所以开始做,确实有赖于当年还是在中国科学院神经科学研究所的于翔教授,现在是北京大学生命科学学院的教授。他们有一篇工作(论文),当时其实是给了我们启发。当时就发现,早期小鼠出生后前十天的时间,如果这个动物一直是在暗的(环境)饲养的话,它的大脑不仅仅是视觉皮层,和光有关系的其它所有的皮层的突触的生长,都显著地缓慢了。然后她发现这个现象,有可能和下丘脑分泌的催产素有关系。当时我发现这个工作的时候,我就觉得有件事情引起了我的兴趣。因为我是做视觉的,我知道小鼠,在于翔老师做的那个 P10(出生后第十天)之前,它的视锥、视杆是不感光的。那好,在十天之内,什么细胞在感光?只有一个细胞感光,就是这个ipRGCs(自感光视网膜神经节细胞)。说明这个细胞,有可能是在动物中介导早期光感受,然后影响到脑发育的。那我们后面就简单了嘛…… 袁岚峰:这个细胞越来越重要了。 薛天:那就一步步做下来了。发现确实是通过眼睛中这类细胞,在幼年期连接到我们下丘脑的两个核团,叫SON(视上核)和PVN(室旁核)。这两个核团,是大脑中唯二的两个表达催产素的核团。而且 ipRGCs(自感光视网膜神经节细胞)这个细胞,在幼年的时候直接连接到这两个核团。然后它在早期的时候,直接告诉大脑说,你已经出生了,外部环境下有光线了。这就开始激发整个大脑的各个位置,特别是感觉皮层,也包括前额叶,也包括海马的突触的生长。这其实回答了一个问题,就是早期光环境,或丰富环境下的光或者图像环境,如何影响到大脑跨皮层的突触生长的这个问题。 但是如果把这个小鼠一直关在暗场下,没有了这个光,它的突触最后也能长出来,只是变慢了。但这个动物到它成年之后,再去研究这个动物它们的学习记忆能力,就发现,早年没有充分光暴露的动物,学习速度比正常小鼠要慢。什么意思呢?一加一等于二,小朋友都能学会,对不对?但是有些同学、有些孩子可能更早学会,有些人更慢学会。这个某种程度上,就决定了你在成年之后的学习记忆能力。就是我们以前中国人讲 “坐月子”,一个月孕妇和儿童可能都在屋里。现在大家已经越来越重视这件事情了,自然光线的获得,有些时候在屋内隔着玻璃照,玻璃也会滤过很多不同的波长。#知识前沿派对 #光 #生命 #发育 #学习
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袁岚峰2周前
锚点|为什么熬夜玩手机会emo?光给出答案 袁岚峰:对于光调控生命过程,有什么发现? 薛天:首先第一个方面,光线的强弱,或者是你所处的白天、晚上,会影响到人类的情绪。成年人最重要的一个精神类疾病,就像焦虑、抑郁。以前就有很多的观察知道,夜间光污染的时候,很多倒班工人,流行病学的统计调查发现,这些人更容易罹患焦虑、抑郁这类负性情绪。那么在白天的时候,特别是咱们有切身体会,今天艳阳高照的时候,足够的光照也会产生愉悦的或正向的情绪。还有一些在不同纬度地区的人群的研究。在高纬度地区的,像北欧人群,挪威、芬兰,他们有一个很重要的抑郁症的一个分支,就是其中的一个亚类的疾病,叫SAD(Seasonal Affective Disorder),季节相关性抑郁。它是抑郁症的一种,在高纬度地区的发病率是很高的。甚至包括 30% 以上的人群,会或多或少地有 SAD(季节相关性抑郁)的表现,特别是冬季高发。原因就是冬季高纬度地区的白昼日照太少,夜晚很长,这个时候就容易产生抑郁症。 刚才讲的所有这些现象,说明一件什么事情?就是在你自己的生物钟所在的白天时间,充分的、自然的日照,对你的情绪是正向作用。而在夜间,不应该有日照的时候,你如果有过多的光污染暴露,就是负性作用。 这个问题就很有趣了,都是光,为什么白天是正向的,晚上是负向的?在这个方向上,我们实验室和暨南大学的任超然老师,两个组协同作用,我们基本上解析了光为什么会有这个现象。 简而言之,就是在白天和晚上,视觉通过眼睛感受之后,传到大脑的两个不同的核团。一个去产生愉悦的正向感觉,或者压抑我们的负性情绪,另外一个是去压抑我们的快感中枢。这里面我们自己实验室的工作,从眼睛过来到外侧缰核的边缘区,这个区域进一步投射到一个核团,叫伏隔核。这个核团使我们的快感中枢,持续的这样的光线在夜间压制这个核团的兴奋。其实负性情绪的这条核团,它强烈地受到昼夜节律的调控。你可以想象一个龙头的阀门,白天的时候,这个阀门是关上的,这个细胞不能被激活。即便眼前有大量的光投射到这个核团,这个核团不兴奋,它不兴奋就不可能把信息再向下传递,去抑制我们的快感中枢。而到了夜间,这个阀门就会打开了,造成光经过它去压抑我们的快感中枢。持续这样的光污染,你会产生负性情绪。所以应该说,我们这两个组一系列的工作结合在一起,这也是中国视觉神经科学家,在这个方向上对于国际上的重要贡献。#知识前沿派对 #光 #生命 #抑郁 #情绪
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袁岚峰2天前
锚点|看见不可见:他们让人类拥有红外视觉 袁岚峰:2019年我跟您聊的时候,那时候就有一个听起来特别科幻的研究,说您让小鼠获得了红外视觉。这是怎么做到的? 薛天:那时候的那项工作,是我们最开始尝试的。既然我们有这样的边界,那么我们是不是可以采用一些材料科学的手段,来自由地调节动物或人的感光范围?这里面除了帮助我们看到看不见的红外线,甚至可能说,一个色盲患者,他某一些波长,比如说红光看不到,那我们也可以通过这种方式来调节。所以当时我们正好是和一个材料科学家讨论到,他说自己最近做了一些材料,是和光的转化有关系的,它叫上转换纳米材料。所谓上转换,就是要把长波长、单个光子能量低的光,转化成短波长的可见光。 袁岚峰:把它能量变高了,叫做上转换。 薛天:对,它其实是采用的是由稀土元素形成的纳米材料,它吸收多个光子,然后把积累起来的能量转化成一个光子释放出去,这样才能从长波到短波。我说,这是一个很有趣的点,正好能够match(匹配)我们想做的事情。我们把这个材料加了一些修饰,让它可以直接结合到感光细胞的外段上。在小鼠眼底打一针之后呢,我们在眼睛的感光细胞这个层面上给它加了一个光电转换器,把红外线转化成可见光。这个时候,小鼠就直接获得了近红外的图像视觉能力。 袁岚峰:结果2025年,您居然让人也获得红外视觉了。这是怎么做到的? 薛天:从2019年到2025年,这整个六年的时间,我们这个团队就在考虑,有些什么样的技术手段,可以实现不侵入式的。最简单的一种方式,我们平常戴的眼镜,或者是戴的隐形眼镜?当然,它有可能成为一种介质,来实现这种转化,那么后来我们就开始去做这个实验。这个里面就出现了一些挑战和困难。首先这个上转换材料,它如果掺杂正常制备隐形眼镜的材料之后,它就会变成不透明的,乳化了。一旦掺杂率高过了百分之零点几,它就变浑浊了,那就不可用了。我们自然需要既能透过可见光,又能转化红外线的。后来我们逐渐发现了,如果我们把纳米颗粒的折射率和隐形眼镜的折射率match(匹配)的话,它又会从浑浊变成透明的了。这样的话,我们就可以掺杂更高比例的,a few percent(几个百分点),甚至接近百分之七、八、九、十的这种上转化材料。那么这样的话,它就可以实现这个光入射的时候,在这个位置直接转化成可见光,然后再传入眼睛,产生这种感知觉。#知识前沿派对 #光 #红外 #视觉 #上转换材料
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袁岚峰3天前
锚点|你能看到红外光吗? 袁岚峰:2019年您让小鼠获得了红外视觉,2025年您居然让人也获得红外视觉了,这是怎么做到的? 薛天:采用一些材料科学的手段,来自由地调节动物或人的感光的范围。 袁岚峰:您提到还有一些重大科学问题有待解决。 薛天:晚期的黄斑变性的病人,眼前就像烧灼了一个黑洞一样。我们有很基础的部分,逐渐向临床转化去推进。这样从基础到临床,就形成了这样一个链条。 你能不能看到红外光?当然不能,因为红外的意思本来就是在人类能看见的光之外。 但有趣的是,为什么我们看不到红外光?这就不是个显而易见的问题了,对它的回答需要对视觉原理的深入理解。 更有趣的是,通过生物工程的方法,我们已经可以让动物以至于人获得原来没有的感知能力。2019年,我跟我的同事和朋友、中国科学技术大学生命科学与医学部教授薛天博士对话的时候,他已经让小鼠获得了红外视觉。2025年,他又把这种超能力进一步推进到人。这两项研究都入选了当年的中国生命科学十大进展,对于治疗色盲、色弱以及各种视觉疾病也有巨大的前景。 生物医学工程还能创造多大的奇迹?让我们继续聆听薛天老师的神奇探索。 《锚点》节目中国科学技术大学科技传播系副主任袁岚峰对话中国科学技术大学薛天教授,东方卫视2026年2月11日播出。本片为30秒的预告片,25分钟的全片可见于上海广播电视台“看看新闻”网站(https://www.kankanews.com/detail/d0y6PJxzRwR)、app以及视频号。#知识前沿派对 #光 #视觉 #医疗 #红外
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