改善記憶的新武器

顧懷宇

一方面能夠開拓LED的應(yīng)用領(lǐng)域，提高其應(yīng)用價(jià)值，從而開發(fā)出有別于或超越傳統(tǒng)功能的照明設(shè)備新產(chǎn)品；另一方面，通過對(duì)其機(jī)制的研究能夠促進(jìn)人類進(jìn)一步認(rèn)識(shí)自己，了解并改善大腦的學(xué)習(xí)記憶功能體系，提高學(xué)習(xí)生活和生命的質(zhì)量，這也是人類文明進(jìn)步的象征。

一直以來，人們采用了多種方法和藥物來嘗試改善大腦的學(xué)習(xí)記憶功能。而近年來，隨著有關(guān)研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)，光作為大自然中存在的基本物質(zhì)，在一定的設(shè)計(jì)條件下對(duì)學(xué)習(xí)記憶的改善有所幫助。另一方面，新型光源LED的問世和有關(guān)技術(shù)不斷完善，為這個(gè)問題的深入研究提供了新的光源選擇。但是，目前利用LED照明改善學(xué)習(xí)記憶的詳細(xì)機(jī)制和具體方法尚不清楚，這成為今后研究的核心。

用光來改善學(xué)習(xí)記憶能力

由于人腦結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜性以及技術(shù)手段發(fā)展的局限性，我們對(duì)學(xué)習(xí)和記憶的自然原理還知之甚少，目前的研究認(rèn)為，學(xué)習(xí)和記憶實(shí)質(zhì)上是人完成信息傳遞和處理問題的過程，該功能的實(shí)現(xiàn)受到多種因素包括先天（遺傳）和后天（環(huán)境）的共同影響。

生理性衰老和多種疾病（包括已經(jīng)發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)疾病、顱外損傷以及心臟、血液等內(nèi)科性疾病等）均可導(dǎo)致學(xué)習(xí)和記憶障礙。癥狀較輕者，有一定程度的學(xué)習(xí)記憶功能減退；而癥狀較為嚴(yán)重，則可能導(dǎo)致癡呆，如我們熟知的老年性癡呆。

怎么改善記憶功能呢？科學(xué)工作者們提出了一些建議，并精心鉆研于斯。

最新的一個(gè)方案是：用光來改善學(xué)習(xí)記憶能力。

人們常說的發(fā)光二極管（Light Emitting Diode）簡(jiǎn)稱LED，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件。它作為人工光源技術(shù)革新的產(chǎn)物，改變了舊有光源的發(fā)光原理，采用電場(chǎng)發(fā)光的方式直接把電能轉(zhuǎn)化為光。

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)用于日常生活中的移動(dòng)通訊、城市景觀照明、汽車燈、交通信號(hào)燈、室內(nèi)外普通照明等多種照明領(lǐng)域。

作為一種新型光源，LED在人類照明史上具有重大意義并能夠廣泛應(yīng)用的最突出原因在于，這是人類第一次可以對(duì)光譜進(jìn)行調(diào)試，設(shè)計(jì)出具有不同的配光方案的LED光源，使之進(jìn)一步滿足人類需求。

伴隨技術(shù)的改革，全光譜LED的出現(xiàn)及其性能的逐步完善，使LED的光譜設(shè)計(jì)不僅可以產(chǎn)生某些波長(zhǎng)穩(wěn)定的單色光，也可以進(jìn)一步通過編程技術(shù)設(shè)計(jì)出不同頻率和強(qiáng)度變化組合的一定時(shí)段的光刺激。

以這些為技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出特定的LED光源，便有可能達(dá)到調(diào)控有關(guān)神經(jīng)活動(dòng)的作用，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)學(xué)習(xí)記憶功能進(jìn)行改善的愿望。

光對(duì)情緒的調(diào)節(jié)作用間接改善記憶

隨著現(xiàn)代節(jié)奏的加快，人們的工作壓力越來越大。如何調(diào)節(jié)情緒越來越被我們所關(guān)注。由于LED的可調(diào)節(jié)性，有人提出可在LED的基礎(chǔ)上創(chuàng)建情調(diào)照明。這是一種以人的需求來設(shè)計(jì)燈具的照明理念。

情調(diào)照明是以人的情感為出發(fā)點(diǎn)，從人的角度去創(chuàng)造一種意境般的光照環(huán)境，可以改善人的情緒。

情調(diào)照明與情景照明有所不同，環(huán)保、節(jié)能、健康和人性化是情調(diào)照明的四個(gè)主要方面，它是動(dòng)態(tài)的，可以滿足人的精神需求的照明方式，使人感到有情調(diào)；而情景照明是靜態(tài)的，它只能強(qiáng)調(diào)場(chǎng)景光照的需求，并不能表達(dá)人的情緒，并且從某種意義上說，情調(diào)照明可以涵蓋情景照明。因此，LED照明可能會(huì)成為今后現(xiàn)代人調(diào)節(jié)情緒、舒緩壓力的一種方式。

有研究指出，適當(dāng)?shù)乃{(lán)光照射能改善抑郁病患者的癥狀，對(duì)情緒產(chǎn)生影響，所以尋找適當(dāng)?shù)墓獯碳な悄壳袄霉庹罩委熞钟舭Y等精神疾病所需要的。

此外，良好的情緒能夠促進(jìn)我們的學(xué)習(xí)記憶能力，如果掌握了光照與情緒之間的相互作用關(guān)系，就能造出改善情緒的光源，并由此提高我們的智力。以上提到的通過LED營(yíng)造的情調(diào)照明為這種理論提供了實(shí)踐可能。

如果能尋求到一種特定頻率的LED光，并按照一定規(guī)律照射人眼，可能使人的學(xué)習(xí)記憶環(huán)路有所改善，進(jìn)而使人變得更聰明。這個(gè)設(shè)想可應(yīng)用到日常的學(xué)習(xí)工作行為，例如提高辦公室照明的色溫和照度，這樣能提高辦公人員的工作效率等。

具體應(yīng)用

LED光源具有其他光源所缺乏的卓越性能，在智能化調(diào)節(jié)光源的過程中，它會(huì)發(fā)揮出極其重要的作用。

不同于以往光源，它是通過電流實(shí)時(shí)控制的，因此能滿足調(diào)整學(xué)習(xí)記憶和情緒過程中對(duì)光源瞬時(shí)改變的要求。此外，如果合理調(diào)整分配LED光源中不同色光的成分和比例，就能使LED的色彩還原程度更高，增加其光譜調(diào)節(jié)的精準(zhǔn)性。

已有研究表明，在某些特定波長(zhǎng)的單色光照射下，人能夠更專注于自己所做的事。比利時(shí)和英國(guó)的科學(xué)家在讓志愿者進(jìn)行一個(gè)測(cè)試記憶力任務(wù)的同時(shí)掃描其大腦活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)在470nm的藍(lán)光照射下，志愿者腦中與記憶力相關(guān)的大腦區(qū)域活動(dòng)明顯增強(qiáng)，說明這一單色光可以提高人的警覺性和記憶力。

另有研究證明，當(dāng)用不同單色LED光源對(duì)孕鼠進(jìn)行照射時(shí)，各組小鼠學(xué)習(xí)記憶能力均有不同程度的改變，藍(lán)、紅、黃色光可以明顯提高其子鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力。但是，高強(qiáng)度藍(lán)光照射下人眼暴露時(shí)間不宜過長(zhǎng)，否則長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)光刺激有可能使眼睛功能弱化甚至失明。因此，在利用LED這一新型光源為人類創(chuàng)造有益價(jià)值的同時(shí)，要注意避免其負(fù)面影響，使光源的設(shè)計(jì)滿足其他光生物安全的相關(guān)要求。

中山大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)研究中心嘗試采用非藍(lán)光譜段的光源研究對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶功能的影響，在兼顧了人眼安全的條件下取得了突破性成果，雖然這僅僅是在起步階段的嘗試，但卻對(duì)我們研究如何改善大腦學(xué)習(xí)記憶功能的工作有重要的提示作用，說明在LED光源的幫助下，我們?cè)O(shè)計(jì)出一種具有相應(yīng)療效的光環(huán)境是有實(shí)現(xiàn)的可能性和研究工作的可行性的。

另一方面，在疾病治療的應(yīng)用中，國(guó)外有研究表明，高強(qiáng)度的藍(lán)光能重塑大腦中的某些學(xué)習(xí)記憶環(huán)路。實(shí)驗(yàn)讓患有老年性癡呆癥的患者在照度1000 lux的白光（藍(lán)光成分較高）下照射半小時(shí)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者學(xué)習(xí)記憶水平有所提高。

對(duì)于其他疾病的治療，光照療法作為一種物理治療手段，通過發(fā)光裝置產(chǎn)生不同波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光線，已經(jīng)證實(shí)具有刺激自主神經(jīng)核腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)血液循環(huán)和內(nèi)分泌、調(diào)控生理周期等作用。這種光治療方法簡(jiǎn)單，不良反應(yīng)少，如若可以設(shè)計(jì)光環(huán)境研究出確切的老年性癡呆癥的治療方案，在國(guó)內(nèi)外對(duì)老年癡呆進(jìn)行藥物治療無顯著效果的情況下，不失為一種新型的、優(yōu)選的治療途徑。可以說，LED光源的問世為多種光照療法提供了新的光源選擇。

展 望

LED照明作為新興產(chǎn)業(yè)，由于其自身具有的不可比擬的優(yōu)越性，在各大應(yīng)用領(lǐng)域中都具有良好的發(fā)展前景，而且它作為節(jié)能高效的新一代光源，在國(guó)際市場(chǎng)上迅速得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)在以高效率低成本為發(fā)展策略的LED光源設(shè)計(jì)創(chuàng)新中不斷取得進(jìn)步性成果，減輕了我國(guó)的能源消耗壓力。

然而，LED所蘊(yùn)藏的巨大潛力目前為止還不能準(zhǔn)確估量。

利用LED設(shè)計(jì)光譜通過照明來改善人類的學(xué)習(xí)記憶能力正是其中的一個(gè)寶藏。通過對(duì)它的發(fā)掘，一方面能夠開拓LED的應(yīng)用領(lǐng)域，提高其應(yīng)用價(jià)值，從而開發(fā)出有別于或超越傳統(tǒng)功能的照明設(shè)備新產(chǎn)品；另一方面，通過對(duì)其機(jī)制的研究能夠促進(jìn)人類進(jìn)一步認(rèn)識(shí)自己，了解并改善大腦的學(xué)習(xí)記憶功能體系，提高學(xué)習(xí)生活和生命的質(zhì)量，這也是人類文明進(jìn)步的象征。

（摘自《瞭望東方周刊》2012年第42期）

責(zé)編：戴利朝