GABA从镇静转为兴奋意味着什么
GABA通常被描述为大脑的主要抑制信号：它让神经元安静下来。但GABA对某个细胞是起镇静还是兴奋作用，取决于该细胞内外氯离子的平衡。有两种转运蛋白NKCC和KCC，负责把氯离子运进或运出神经元。当NKCC占主导时，细胞内氯离子浓度高，打开GABA受体会让氯离子流出，从而使神经元去极化并兴奋；当KCC占主导时，情况相反，GABA起抑制作用[2]。
因此，所谓“季节性翻转”，关键在于这种氯离子平衡发生移动，而不是时钟被重新布线。在果蝇中，改变昼夜节律时钟神经元里的这些转运蛋白，会改变神经元的GABA反应，也会改变果蝇的行为：膜片钳记录显示，减少KCC使GABA反转电位变得更正（更接近兴奋），而过表达KCC则产生相反效果[2]。同一项研究还发现，减少KCC或NKCC分别会降低或增加长日照下的晨间活动，这与这些转运蛋白帮助行为适应光周期相符[2]。
中央时钟为何会在意昼长
视交叉上核（SCN）是大脑的主生物钟，它对GABA的反应并不一致。在SCN腹侧，GABA能反应主要是抑制性的；但在背侧，抑制性反应减少，夜间多达60%的反应是兴奋性的[4]。这种区域性的混合意味着，时钟网络中本来就有一群可被GABA兴奋的细胞，为季节性转变提供了作用空间。
对小鼠SCN的研究报告称，昼长会调节时钟对GABA的分子反应，而GABAA信号的季节性可塑性是恢复时钟网络相位同步所必需的[1]。通俗地说，这个想法是：改变GABA的作用，可能有助于在光照时间表变化时让成千上万的时钟细胞保持协调。另外，比较小鼠在不同光周期下的时钟基因表达，发现了GABA相关表达的变化，这与光周期重塑时钟分子机器的整体图景相符[5]。这些只是关于功能的提示，并非对目的的证据。
证据较薄弱之处：时机与物种都很重要
最直接的挑战来自在不同昼长下饲养的小鼠。从受孕到断奶期间暴露于短日照或长日照，随后在中间昼长下保持四周的动物，其SCN细胞的兴奋性/抑制性比例以及GABA反应类型的分布都相似[3]。换句话说，生命早期的昼长似乎没有在时钟的GABA平衡上留下持久印记。作者认为，这类动物身上观察到的行为差异，可能源于大脑其他部位，而不是SCN的兴奋性/抑制性平衡[3]。
这并没有推翻季节性翻转的想法，但缩小了它的适用范围。小鼠的结果涉及的是在成年期测量的发育期光周期持久效应，而不是动物生活在那种昼长下时发生的急性季节调整[3]。相比之下，果蝇研究把转运蛋白操控直接与长日照和持续光照下的行为联系起来[2]。因此，证据支持一种在某些物种和某些情境下起作用的翻转，而它是否是跨动物的共同机制，仍无定论。
本文引用的文献
GABAA信号的季节性可塑性是恢复主昼夜节律时钟网络相位同步所必需的
研究报告称，小鼠视交叉上核中涉及氯离子转运的GABAA信号季节性可塑性，是在昼长变化下恢复时钟网络相位同步所必需的。
方向相反的氯离子协同转运蛋白KCC和NKCC控制持续光照和长日照下的运动活动
在果蝇时钟神经元中，KCC/NKCC驱动的氯离子调节决定了GABA是兴奋还是抑制；操控这些转运蛋白会改变长日照和持续光照下的GABA反转电位与晨间活动。
发育期光周期不会改变成年小鼠中央昼夜节律时钟的GABA信号
断奶前暴露于短日照与长日照的小鼠，其成年SCN中的兴奋性/抑制性GABA反应比例和反应类型分布相似，提示早期光周期不会在时钟GABA平衡上留下持久印记。
昼夜节律时钟的日常与季节适应需要SCN神经元网络的可塑性
SCN网络腹侧主要显示抑制性GABA能反应，夜间背侧抑制减少且多达60%的反应为兴奋性，表明GABA信号存在区域混合。
昼夜节律时钟对光周期的转录组可塑性：一项针对褪黑素功能正常的雄性小鼠的研究
比较小鼠不同光周期下的SCN基因表达，揭示了时钟的分子可塑性，包括GABA相关表达的变化，但未确立季节性兴奋性GABA翻转。