在黑暗中寻找出路取决于您的内部时钟

哺乳动物如何感知光在昼夜之间变化。阿尔托大学和赫尔辛基大学的研究人员发现，与白天进行的实验相比，在夜间进行的实验中，小鼠更能发现昏暗的昏暗灯光。科学家惊讶地发现，这种影响与眼睛本身的任何变化都没有多大关系，而是由老鼠实际在黑暗中寻找光的方式以及他们的大脑在夜间与白天之间如何处理信号来控制的。这个结果对于对动物和人类如何看待感兴趣的神经科学家以及对一天中的时间如何改变我们的身体(包括感觉过程)感兴趣的生物学家来说都是令人兴奋的。

白天和黑夜，许多动物的行为都有所不同。尽管人体时钟早已为人所知，但它对人体功能的影响仍未完全了解。例如，研究人员知道，视网膜(检测光的眼睛部分)具有自己的昼夜节律。阿尔托大学和赫尔辛基大学的研究小组对观察眼睛的内部时钟是否会影响视力感兴趣，因此他们修改了以前的实验之一以进行发现。

研究小组负责人佩特里·阿拉-劳里拉教授说：“如果老鼠能够在黑暗中找到暗淡的光线，并且与视神经的敏感度极限有关，那么它就可以与老鼠的潜在视网膜神经信号联系起来。” “这使我们能够探索昼夜循环如何改变鼠标的视觉能力，既可以降低神经回路水平，也可以一直改变到在视觉敏感度极限下的行为反应。”

在漆黑的迷宫中找到自己的路

今年初，Ala-Laurila教授的小组展示了老鼠的眼睛如何在近乎完全的黑暗中检测到微弱的光线。这使他们能够将哺乳动物的视觉引导行为与单个神经冲动联系起来，这对神经科学来说是世界上首创的。实验涉及将鼠标放在迷宫中，在完全黑暗的地方，迷宫出口旁边有微弱的光线。训练鼠标以了解光会导致出路。他们为这项新研究重复了该实验，白天进行了一些测试，而夜间进行了一些测试。他们观察到了行为的改变-小鼠在夜间的聚光要比白天更好。他们期望得到这种结果，但是他们也观察到视网膜自身发出的神经冲动并没有引起差异，这令人惊讶。

因此，如果眼睛的神经信号没有变化，那么夜间小鼠又会如何看得更好呢?研究人员能够使用他们新的实验室设置来回答这个问题。该团队在阿尔托(Aalto)发明的技术中，很大一部分涉及使用高科技的夜视摄像机和他们自己的基于深度学习的软件来跟踪动物的活动方式以及所见事物。研究小组观察到，在夜间实验中，老鼠通过扫描环境(例如，转身更多)来更有效地搜索光线。夜间小组在夜间搜索后学会了这种行为策略后，他们也可以在白天使用它，比起从未在夜间尝试过的相同老鼠，他们在白天的实验中更快地解决了迷宫难题。

“以前，我们无法像现在这样精确地测量行为，因此研究人员不得不在这样的实验中将小鼠视为具有一组预先定义的行为规则。令人兴奋的是，现在即使在最简单的任务中也能证明这一点“动物可以在黑暗中发现一盏灯”，动物可以使用截然不同的行为策略，而且，我们能够量化其中的昼夜差异，”博士Sanna Koskela说道。赫尔辛基大学的学生，《现代生物学》论文的第一作者，发表了研究结果。

内部时钟对眼睛的影响

该小组现在希望进一步研究昼夜节律对眼睛的影响。尽管该特定测试似乎从一天中的任何时间都没有显示出任何信号影响，但这只是眼睛在弱光下可以执行的许多视觉任务之一，而其他一些任务可能仍显示出昼夜节律的影响。

“我们现在有一个难得的机会来研究从视网膜到昏暗光线下的行为的感觉性能，包括昼夜节律如何控制它。我们的下一组实验将探索大脑如何处理源自于光线强度增加和减少的微弱信号。白天和晚上不同时间的视网膜。这将帮助我们更深入地了解哺乳动物在弱光下的视线。” Ala-Laurila教授说

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