改善记忆的新武器

顾怀宇

一方面能够开拓LED的应用领域，提高其应用价值，从而开发出有别于或超越传统功能的照明设备新产品；另一方面，通过对其机制的研究能够促进人类进一步认识自己，了解并改善大脑的学习记忆功能体系，提高学习生活和生命的质量，这也是人类文明进步的象征。

一直以来，人们采用了多种方法和药物来尝试改善大脑的学习记忆功能。而近年来，随着有关研究的深入，人们发现，光作为大自然中存在的基本物质，在一定的设计条件下对学习记忆的改善有所帮助。另一方面，新型光源LED的问世和有关技术不断完善，为这个问题的深入研究提供了新的光源选择。但是，目前利用LED照明改善学习记忆的详细机制和具体方法尚不清楚，这成为今后研究的核心。

用光来改善学习记忆能力

由于人脑结构和功能的复杂性以及技术手段发展的局限性，我们对学习和记忆的自然原理还知之甚少，目前的研究认为，学习和记忆实质上是人完成信息传递和处理问题的过程，该功能的实现受到多种因素包括先天（遗传）和后天（环境）的共同影响。

生理性衰老和多种疾病（包括已经发现颅内疾病、颅外损伤以及心脏、血液等内科性疾病等）均可导致学习和记忆障碍。症状较轻者，有一定程度的学习记忆功能减退；而症状较为严重，则可能导致痴呆，如我们熟知的老年性痴呆。

怎么改善记忆功能呢？科学工作者们提出了一些建议，并精心钻研于斯。

最新的一个方案是：用光来改善学习记忆能力。

人们常说的发光二极管（Light Emitting Diode）简称LED，是一种固态的半导体器件。它作为人工光源技术革新的产物，改变了旧有光源的发光原理，采用电场发光的方式直接把电能转化为光。

LED被公认是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。由于其具有寿命长、发光效率高、低辐射和低功耗等特点，被广泛应用于日常生活中的移动通讯、城市景观照明、汽车灯、交通信号灯、室内外普通照明等多种照明领域。

作为一种新型光源，LED在人类照明史上具有重大意义并能够广泛应用的最突出原因在于，这是人类第一次可以对光谱进行调试，设计出具有不同的配光方案的LED光源，使之进一步满足人类需求。

伴随技术的改革，全光谱LED的出现及其性能的逐步完善，使LED的光谱设计不仅可以产生某些波长稳定的单色光，也可以进一步通过编程技术设计出不同频率和强度变化组合的一定时段的光刺激。

以这些为技术基础，设计出特定的LED光源，便有可能达到调控有关神经活动的作用，实现人们对学习记忆功能进行改善的愿望。

光对情绪的调节作用间接改善记忆

随着现代节奏的加快，人们的工作压力越来越大。如何调节情绪越来越被我们所关注。由于LED的可调节性，有人提出可在LED的基础上创建情调照明。这是一种以人的需求来设计灯具的照明理念。

情调照明是以人的情感为出发点，从人的角度去创造一种意境般的光照环境，可以改善人的情绪。

情调照明与情景照明有所不同，环保、节能、健康和人性化是情调照明的四个主要方面，它是动态的，可以满足人的精神需求的照明方式，使人感到有情调；而情景照明是静态的，它只能强调场景光照的需求，并不能表达人的情绪，并且从某种意义上说，情调照明可以涵盖情景照明。因此，LED照明可能会成为今后现代人调节情绪、舒缓压力的一种方式。

有研究指出，适当的蓝光照射能改善抑郁病患者的症状，对情绪产生影响，所以寻找适当的光刺激是目前利用光照治疗抑郁症等精神疾病所需要的。

此外，良好的情绪能够促进我们的学习记忆能力，如果掌握了光照与情绪之间的相互作用关系，就能造出改善情绪的光源，并由此提高我们的智力。以上提到的通过LED营造的情调照明为这种理论提供了实践可能。

如果能寻求到一种特定频率的LED光，并按照一定规律照射人眼，可能使人的学习记忆环路有所改善，进而使人变得更聪明。这个设想可应用到日常的学习工作行为，例如提高办公室照明的色温和照度，这样能提高办公人员的工作效率等。

具体应用

LED光源具有其他光源所缺乏的卓越性能，在智能化调节光源的过程中，它会发挥出极其重要的作用。

不同于以往光源，它是通过电流实时控制的，因此能满足调整学习记忆和情绪过程中对光源瞬时改变的要求。此外，如果合理调整分配LED光源中不同色光的成分和比例，就能使LED的色彩还原程度更高，增加其光谱调节的精准性。

已有研究表明，在某些特定波长的单色光照射下，人能够更专注于自己所做的事。比利时和英国的科学家在让志愿者进行一个测试记忆力任务的同时扫描其大脑活动，发现在470nm的蓝光照射下，志愿者脑中与记忆力相关的大脑区域活动明显增强，说明这一单色光可以提高人的警觉性和记忆力。

另有研究证明，当用不同单色LED光源对孕鼠进行照射时，各组小鼠学习记忆能力均有不同程度的改变，蓝、红、黄色光可以明显提高其子鼠的学习和记忆能力。但是，高强度蓝光照射下人眼暴露时间不宜过长，否则长时间的强光刺激有可能使眼睛功能弱化甚至失明。因此，在利用LED这一新型光源为人类创造有益价值的同时，要注意避免其负面影响，使光源的设计满足其他光生物安全的相关要求。

中山大学神经生物学研究中心尝试采用非蓝光谱段的光源研究对实验动物学习记忆功能的影响，在兼顾了人眼安全的条件下取得了突破性成果，虽然这仅仅是在起步阶段的尝试，但却对我们研究如何改善大脑学习记忆功能的工作有重要的提示作用，说明在LED光源的帮助下，我们设计出一种具有相应疗效的光环境是有实现的可能性和研究工作的可行性的。

另一方面，在疾病治疗的应用中，国外有研究表明，高强度的蓝光能重塑大脑中的某些学习记忆环路。实验让患有老年性痴呆症的患者在照度1000 lux的白光（蓝光成分较高）下照射半小时，结果发现患者学习记忆水平有所提高。

对于其他疾病的治疗，光照疗法作为一种物理治疗手段，通过发光装置产生不同波长和强度的光线，已经证实具有刺激自主神经核脑干网状结构、调节血液循环和内分泌、调控生理周期等作用。这种光治疗方法简单，不良反应少，如若可以设计光环境研究出确切的老年性痴呆症的治疗方案，在国内外对老年痴呆进行药物治疗无显著效果的情况下，不失为一种新型的、优选的治疗途径。可以说，LED光源的问世为多种光照疗法提供了新的光源选择。

展 望

LED照明作为新兴产业，由于其自身具有的不可比拟的优越性，在各大应用领域中都具有良好的发展前景，而且它作为节能高效的新一代光源，在国际市场上迅速得到广泛应用。我国在以高效率低成本为发展策略的LED光源设计创新中不断取得进步性成果，减轻了我国的能源消耗压力。

然而，LED所蕴藏的巨大潜力目前为止还不能准确估量。

利用LED设计光谱通过照明来改善人类的学习记忆能力正是其中的一个宝藏。通过对它的发掘，一方面能够开拓LED的应用领域，提高其应用价值，从而开发出有别于或超越传统功能的照明设备新产品；另一方面，通过对其机制的研究能够促进人类进一步认识自己，了解并改善大脑的学习记忆功能体系，提高学习生活和生命的质量，这也是人类文明进步的象征。

（摘自《瞭望东方周刊》2012年第42期）

责编：戴利朝