盲人能感受到昼夜变化吗？

2015-12-24 14:15:21 | 来源：玩转帮会 | 投稿：佚名 | 编辑：小柯

原标题：盲人能感受到昼夜变化吗？

不耐烦的请直接看第三点

1. 什么是昼夜节律

昼夜节律（circadian rhythms）是指生物体内在（endogenous）的一种周期变化规律，时长在 20h<Tau<28h 之间，广泛地存在于植物、动物中，既表现在宏观行为（如体温、睡眠 – 清醒周期）上，也体现在微观层面（蛋白质翻译转录表达）上，形式多样。

之所以发现这是“内在”规律，源于一种特有的研究生物昼夜节律的方法：恒定条件。把生物置于连续黑暗（DD）或者连续光照（LL）环境中，观察生物体的规律性。这种规律性在植物中存在（下图是某种植物树叶相对高度的昼夜变化规律）：

也在动物中存在：

(Vitaterna et al., 1994)

上图所示，小鼠长期处于黑暗（DD）之中，仍然保持着比较规律的活动 – 休息周期。

这种内在的、长度大约为 24h 的节律性叫昼夜节律 (circadian rhythms)（各物种不同，在 20h-28h 间变动）。

2. 如何调谐昼夜节律？

如最高票答案所说，生物体内的不同细胞都有自己的昼夜节律性（养在培养皿里观察所得），或者说生物钟。但是，全世界的钟如果不校正，就算他们按照自己的节奏滴答滴答，也是没有意义的。这就需要一个主时钟来准点报时校正偏差，这个过程叫同步。在一个生物体内，这个主时钟叫视交叉上核 (suprachiasmatic nuclei, SCN)。

有了视交叉上核，个体的问题解决了，不过，如果全世界的人按照自己的节奏生活也是不可以的，他们需要同步性。不然错过早市就买不到蔬菜了。那么有一个完美的强大的外界规律叫自然界的昼夜交替，24h，刚好能跟这种生物体的内在节律性契合起来。

个体的昼夜节律和自然界的昼夜交替相整合的过程叫 entrainment。于是有了大多数人的日出而作日入而息，以及夜行动物的相反的行为模式。整合以后，这种新的节律完美趋近于 24h，注意，这个时候已经叫 nycthemeral rhythms，因为这个新的节律是和自然界昼夜交替相调谐的（或者是实验室的 LD 周期）。可以想见，如果不是这样的话，逐渐就会产生误差和偏移，道理和历法设计需要增加闰年一样。

全靠自然界昼夜交替给了个体生物以时间线索，所以在德语里这种昼夜交替线索叫 zeitgeber，就是 time giver。以及，最重要的线索其实就是光线。昼夜交替，本质就是外界是否有光。（终于答到正题了。）那么生物体只要能感光就能调谐了。

3. 生物体如何感光？

低等动物，在视觉出现之前就有了光感受器，专门为了同步昼夜节律。略下不表。

哺乳动物，包括人，有两种光感受系统：

1.image forming vision（产生视觉）

2.non-image forming vision（不产生视觉，专门为昼夜节律和瞳孔反射服务）

因此，image forming，需要感受光的强度和颜色，就需要视锥细胞（cone）和视杆细胞（rod）作为光感受器。而 non-image forming，调用的是另一种广泛分布但是含量极少的细胞（一种表达有黑素作为生物标记的视网膜神经节细胞，retinal ganglion cells, RGC）。

三种细胞的关系如图

(Brown and Lucas, 2009)

RGC（就是图中的 M）分为两种：一种可以直接受光子（photon）刺激而产生电位变化；一种是接受来自视锥细胞和视杆细胞的信息（经过双极细胞传递，图中为 ON 和 OFF 两种双极细胞）从而产生突触后电位。

接下来 RGC 将伸出轴突到 SCN，到达传递来自外界的明暗交替信息的目的。

所以可以推理：视锥细胞和视杆细胞受损，不完全影响昼夜节律跟昼夜交替同步。RGC 细胞受损，也不完全影响昼夜节律跟昼夜交替同步；若二者完全受损，则失去与昼夜交替同步的能力。目前，以上推理都在小鼠模型中得到了验证。（非伸手党可以移步这篇 Science 文章，见 Panda et al., 2003）。

回到题目本身，致盲的因素很多，视锥、视杆细胞受损，双极细胞受损，产生图像视觉的神经节细胞受损，或者初级视皮层受损等等（不忍心写下去了）。所以请任选一款带入尽情分析。

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