近红外光照下，海马记忆网络的节律变化
小鼠研究发现，适中的近红外光照伴随空间记忆改善，齿状回的活动、节律耦合与细胞结构出现多层变化。
小鼠在圆形平台上寻找熟悉的避身洞口，依靠的是空间线索与记忆。如果在学习时让近红外光穿过颅骨、照向海马，之后的寻找会发生什么变化？2025 年发表于 Advanced Science 的研究把光生物调节带进这一场景。从行为到神经元活动，再到细胞密度与光的相互作用，团队发现：同一道光经过不同组织，并不一定产生同样的响应。
808 纳米近红外光在受测中等强度下改善成年雄鼠的短期空间记忆表现，并增强齿状回部分节律与两类神经元的钙响应；组织光学模拟及转录、形态变化提供了机制线索。
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效果并非随光强一路增加
在未建立疾病模型的成年雄鼠中，团队比较了三种光照强度。中等强度下，训练后第一天寻找目标洞口更快，Y 迷宫的交替探索比例也更高。较低和较高强度没有带来同样的改善，提示光照存在不同的作用区间。
这种优势不是一直延续：补充观察显示效果约持续两天，训练后第七天的洞口寻找差异已不显著。平台上的移动速度与 Y 迷宫入臂总次数基本相近，记忆表现的变化并未伴随整体活动增加。
来源：Pan WT et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
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同样受光，齿状回的响应更突出
光照覆盖海马，而活动变化在齿状回尤其明显。这里的 c-Fos 阳性细胞增多，邻近 CA1 的同类变化不显著。齿状回是空间信息进入海马记忆网络的重要环节，区域差异让研究从“光照有效”转向“哪些细胞在响应”。
当小鼠进入正确洞口时，光照组齿状回神经元群体的钙响应更强；Y 迷宫探索中的钙事件也更频繁。行为中的关键时刻与细胞响应由此对应起来，比单独观察任务结束后的活动标记更接近记忆任务本身。
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兴奋与抑制细胞都参与响应
研究进一步分别观察兴奋性与抑制性细胞。进入目标洞口时，两类细胞的钙响应积分均增加，兴奋性细胞的峰值也升高；抑制性细胞的峰值变化没有达到显著水平。不同读数勾勒出相近却并不完全一致的响应。
在自由活动时切换光照，两类细胞的钙信号都随开灯上升、关灯下降。近红外光因此并非只推动兴奋性细胞；它可以同时调动网络中的兴奋与抑制环节，整体节律怎样改变便成为下一个问题。
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快慢节律之间的联系增强
局部场电位记录显示，中等光强增强齿状回的 theta、alpha 与高频 gamma 能量，而 beta 及低、中频 gamma 相对对照没有显著增加。变化并非所有频段一起变强，邻近 CA1 的响应也远没有齿状回广泛。
与此同时，theta 的相位与 gamma 振幅之间的耦合增强。可以把它理解为较慢的节拍与较快活动之间的协调更紧密。这种网络组织变化与记忆改善同时出现，为光照影响信息处理提供了比“活动升高”更细的描述。
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细胞排列也会改变光的去向
为何齿状回更突出？团队把目光转向密集的颗粒细胞层。光经过组织会散射、折射与吸收，细胞核和周围介质的差异也会改变传播。齿状回的细胞排列，可能使局部获得的光能与邻近区域不同。
以颗粒悬液作光学类比、结合组织图像模拟后，研究发现密集细胞层更容易出现局部能量聚集。模型与活动细胞的位置相呼应，提示组织微结构也能参与光调节，而不只是被动接受同样的照射。
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能量相关基因与枝棘变化相伴
单细胞转录分析发现，两类神经元中与神经突起形成、氧化磷酸化相关的基因集合较突出，细胞色素 c 氧化酶相关转录也增加。这把光响应与线粒体能量过程联系起来，成为解释网络变化的一组分子线索。
形态观察则看到更长的树突、更多分支和更密集的树突棘。神经元接收信息的结构也在变化，但转录与形态的共同变化尚不能确定哪一步必不可少。这里呈现的是与行为、活动相互呼应的多层证据。
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术后记忆表现，也伴随节律恢复
在麻醉与手术相关的认知功能受损模型中，训练期间光照改善了近期洞口寻找和交替探索，齿状回活动标记、部分节律及跨频耦合也增强；七天后的寻找优势仍未达到显著水平。炎症刺激模型也观察到行为改善，但两种模型中受测 TNF-α 含量没有显著降低。
这项成年雄鼠研究把光照效应连接到记忆任务、网络节律和细胞层结构。光在海马中的作用，由组织结构与细胞活动共同塑造；从这种短期模型效应走向人体认知干预，还需要跨越脑结构与光传播的差异。
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