南方日?qǐng)?bào)訊 光如何改變生物行為？光生物安全如何保障？如何用好光這把“雙刃劍”，讓它成為更好的“信息使者”？記者4日獲悉，中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院教授、國(guó)際半導(dǎo)體照明聯(lián)盟（ISA）光生物安全組執(zhí)行主席顧懷宇教授及其團(tuán)隊(duì)，研究發(fā)現(xiàn)了一種新型的LED光生物安全標(biāo)記——腦紅蛋白，該成果已于日前發(fā)表于美國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)刊Neuroscience上。有權(quán)威人士表示，這一重大發(fā)現(xiàn)，意味著目前光生物安全的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)將被改寫(xiě)。值得一提的是，該發(fā)現(xiàn)和相關(guān)論文的第一作者是中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院的兩名本科生。

腦紅蛋白的檢測(cè)更靈敏

LED被公認(rèn)是繼白熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈之后的第四代光源，由于其具有壽命長(zhǎng)、發(fā)光效率高、低輻射和低功耗等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于日常生活中的多種照明領(lǐng)域。

目前，國(guó)際照明委員會(huì)和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都是依據(jù)視網(wǎng)膜中視紫紅質(zhì)比例和視網(wǎng)膜病理?yè)p傷作為安全標(biāo)準(zhǔn)。但是，近年來(lái)不同的實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)，在目前的安全標(biāo)準(zhǔn)下，光也會(huì)對(duì)視網(wǎng)膜造成損傷。

如何減少LED光源所造成的視疲勞，如何在利用光調(diào)控生物行為的同時(shí)減少危害，顧懷宇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)3年多的努力，終于找到更靈敏的指標(biāo)——腦紅蛋白，這種新型光生物安全標(biāo)記物將有助于解決這些問(wèn)題。

據(jù)顧懷宇介紹，現(xiàn)有的光生物安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)都是以檢測(cè)感光細(xì)胞的凋亡為原理的，只有在視網(wǎng)膜細(xì)胞發(fā)生顯著凋亡的情況下才能檢測(cè)出來(lái)，且檢測(cè)視紫紅質(zhì)的方法不穩(wěn)定。而團(tuán)隊(duì)新發(fā)現(xiàn)的創(chuàng)新點(diǎn)在于，腦紅蛋白能更靈敏地檢測(cè)光線(xiàn)對(duì)視網(wǎng)膜的危害，從而更好地控制眼睛和光線(xiàn)接觸時(shí)的曝光強(qiáng)度。

“我們一方面研究光如何幫人類(lèi)做好事，一方面還要避免光對(duì)人類(lèi)做壞事?！鳖檻延钚蜗蟮乇硎隽怂难芯繄F(tuán)隊(duì)的兩個(gè)研究方向：通過(guò)光來(lái)控制生物行為，確立光生物安全標(biāo)準(zhǔn)，從而來(lái)減少光給人類(lèi)造成的危害。

顧懷宇還談道，光危害的評(píng)判有時(shí)間、色溫和照度三個(gè)指標(biāo)。他建議大家每天不要盯著手機(jī)屏幕超過(guò)2小時(shí)，照明最好是在色溫4500K以下，照度600lux左右，“如果暴露在強(qiáng)光下太長(zhǎng)時(shí)間，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的視疲勞。”

成果可用于控制害蟲(chóng)

“新型光生物安全標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn)，只是我們團(tuán)隊(duì)研究的一項(xiàng)副產(chǎn)品?！鳖檻延罱淌诮榻B，該團(tuán)隊(duì)的研究重點(diǎn)是研究光與神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)系，尤其是探索如何用光調(diào)控生物的行為和節(jié)律，從而幫助人類(lèi)更好地工作、生產(chǎn)和生活。

用來(lái)照明的光，如何調(diào)節(jié)甚至操控生物行為？顧懷宇表示，這涉及到的原理正是該團(tuán)隊(duì)近年來(lái)重點(diǎn)研究的領(lǐng)域。

根據(jù)物理學(xué)原理，當(dāng)電轉(zhuǎn)化為光時(shí)，能實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)；當(dāng)光轉(zhuǎn)化為電時(shí)，能實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。顧懷宇教授團(tuán)隊(duì)根據(jù)這一原理，在果蠅身上做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用光控制果蠅的神經(jīng)元，可以形成驅(qū)動(dòng)環(huán)路，從而提高果蠅的判斷力。

“我們先將視蛋白表達(dá)到大腦中，再通過(guò)光刺激神經(jīng)元，讓感光蛋白的電流驅(qū)動(dòng)神經(jīng)元，從而形成驅(qū)動(dòng)環(huán)路，進(jìn)而影響生物行為。這就是通過(guò)光控制生物行為的技術(shù)通路?！鳖檻延畋硎荆麕ьI(lǐng)的團(tuán)隊(duì)用果蠅來(lái)記錄電信號(hào)，這在全世界還是頭一遭。由于果蠅大腦有20萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元，能表達(dá)人類(lèi)所有的行為。這意味著，該研究成果未來(lái)能廣泛應(yīng)用于提高效率、控制害蟲(chóng)、植物生長(zhǎng)等方面。

據(jù)顧懷宇介紹，如何通過(guò)光影響人類(lèi)的大腦神經(jīng)元，正是世界生物醫(yī)學(xué)的重大課題“腦計(jì)劃”的重要范疇?！澳X計(jì)劃”是繼人類(lèi)基因組計(jì)劃之后另一個(gè)宏偉的科學(xué)研究計(jì)劃，旨在探索人類(lèi)大腦工作機(jī)制、繪制腦活動(dòng)全圖，并最終開(kāi)發(fā)出針對(duì)大腦疾病的療法。

目前，顧懷宇教授團(tuán)隊(duì)已在這一領(lǐng)域發(fā)表了10多篇高水平論文，申請(qǐng)了15項(xiàng)專(zhuān)利。而他關(guān)于光控制果蠅行為的發(fā)現(xiàn)，受到中國(guó)科學(xué)院院士、香港大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究中心主任蘇國(guó)輝，北京大學(xué)麥戈文腦研究所所長(zhǎng)、生命科學(xué)學(xué)院教授饒毅的高度關(guān)注。

論文第一作者是本科生

值得一提的是，這一發(fā)現(xiàn)的第一作者是中大中山醫(yī)學(xué)院的兩名本科生。

據(jù)了解，顧懷宇教授的研究團(tuán)隊(duì)由5名中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院的本科生組成，其中臨床醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)五年級(jí)本科生余照亮、邱帥，為新型LED光生物安全標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn)者和相關(guān)論文的第一作者。

“這個(gè)成果全部是本科生做的，他們從大一一進(jìn)校就參與，一直做到大五?！鳖檻延钫f(shuō)道，與許多重大科研團(tuán)隊(duì)僅培養(yǎng)研究生的做法不同，他的團(tuán)隊(duì)每年只培養(yǎng)1名研究生，主要成員都是由本科生組成。目前，該團(tuán)隊(duì)每年都會(huì)培養(yǎng)3至5名本科生，畢業(yè)后90%以上都能保研或是申請(qǐng)世界前200名的名校留學(xué)。

在一間只有十余平米、堆滿(mǎn)器材的實(shí)驗(yàn)室，幾名學(xué)生正在專(zhuān)注地做實(shí)驗(yàn)。“我們所有的實(shí)驗(yàn)室加在一起不到70平方米?！鳖檻延畋硎?，團(tuán)隊(duì)在啟動(dòng)時(shí)由中山大學(xué)資助80萬(wàn)元的啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)，許多實(shí)驗(yàn)儀器都是自掏腰包購(gòu)買(mǎi)。正是在這里，顧懷宇和他的團(tuán)隊(duì)產(chǎn)出了不少?lài)?guó)際領(lǐng)先的科技成果，5年間申請(qǐng)的科研經(jīng)費(fèi)多達(dá)1000多萬(wàn)元。

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