El estudio encontró que la exposición a la luz se asocia con habilidades cognitivas más agudas

Las investigaciones sugieren que una mayor exposición a la luz puede estimular la actividad en una parte del cerebro conocida como hipotálamo y mejorar el rendimiento cognitivo.

Una nueva investigación sugiere que una mayor exposición a la luz puede mejorar el estado de alerta y el rendimiento cognitivo, al influir en la actividad en áreas del cerebro conocidas como hipotálamo.

El estudio fue publicado en la revista eVida, descrito por los editores como de fundamental importancia y que representa un avance importante en nuestra comprensión de cómo los diferentes niveles de luz afectan el comportamiento humano. La solidez de la evidencia fue elogiada como convincente y respalda los análisis de los autores sobre la compleja interacción entre la exposición a la luz, la actividad hipotalámica y la función cognitiva.

A medida que se realicen más investigaciones, los hallazgos podrían usarse para guiar diferentes tratamientos de fototerapia para aumentar la calidad del sueño y el estado emocional de un individuo, ayudándolo a sentirse más alerta y realizar mejor las tareas durante el día.

Los efectos biológicos de la exposición a la luz han sido bien documentados en los últimos años. Se ha demostrado que la iluminación intensa estimula el estado de alerta y el rendimiento cognitivo. Estos efectos dependen principalmente de una subclase de células sensibles a la luz en la retina, llamadas ipRCG. Estas células se proyectan a múltiples áreas del cerebro, pero las proyecciones se encuentran más densamente dentro del hipotálamo, que generalmente se asocia con la regulación de los ritmos circadianos, el sueño, la vigilia y las funciones cognitivas. Sin embargo, este conocimiento sobre los circuitos cerebrales que subyacen a los efectos biológicos de la luz ha surgido casi en su totalidad de estudios con animales.

Detalles y resultados del estudio.

«Traducir los hallazgos sobre cómo la exposición a la luz afecta el cerebro en modelos animales a los humanos es un proceso desafiante, ya que la maduración retrasada de la corteza cerebral en los humanos permite un procesamiento cognitivo mucho más complejo», explica la autora principal Islay Campbell, ex estudiante de doctorado en GIGA. – CRC Human Imaging – Actualmente tiene un doctorado – Universidad de Lieja, Bélgica. «En particular, no se ha establecido la cuestión de si los núcleos hipotalámicos contribuyen al efecto estimulante de la luz sobre la percepción».

Para comprender mejor el efecto de la luz en la cognición humana, Campbell y sus colegas reclutaron a 26 hombres jóvenes sanos para participar en su estudio. Pidieron a cada participante que completara dos tareas cognitivas auditivas; Una tarea ejecutiva modificada de la “tarea n-back” en la que se pedía a los participantes que determinaran si el sonido actual era idéntico al sonido que habían escuchado dos elementos anteriormente o si contenía la letra “K”; y una tarea emocional, en la que se pidió a los participantes que identificaran el género de un sonido pronunciado en un tono neutral o enojado. Cada tarea se completó mientras los sujetos eran colocados en la oscuridad o expuestos a períodos cortos de luz en cuatro niveles de iluminación. El equipo utilizó una técnica llamada resonancia magnética funcional de 7 Teslas, que tiene una resolución y una relación señal-ruido más altas que la resonancia magnética estándar de 3 Teslas, para evaluar el efecto de diferentes niveles de luz sobre la actividad hipotalámica durante las tareas. .

Descubrieron que durante ambas tareas, niveles más altos de luz conducían a una mayor actividad en el hipotálamo posterior. Por el contrario, el hipotálamo inferior y anterior siguieron un patrón aparentemente opuesto, mostrando una actividad reducida bajo niveles más altos de luz.

A continuación, el equipo intentó determinar si estos cambios en la actividad hipotalámica estaban asociados con cambios en el rendimiento cognitivo. Se centraron en evaluar el desempeño de los participantes durante la tarea ejecutiva, ya que su solución requiere un mayor nivel de cognición. Su análisis reveló que niveles más altos de luz en realidad conducían a un mejor rendimiento en la tarea, lo que indica un aumento en el rendimiento cognitivo. Es importante destacar que se encontró que el aumento en el rendimiento cognitivo bajo alta iluminación estaba significativamente asociado negativamente con la actividad hipotalámica posterior. Esto hace que sea poco probable que la actividad hipotalámica posterior medie directamente el efecto positivo de la luz en el rendimiento cognitivo y puede indicar que otras regiones del cerebro están involucradas, lo que requiere más investigación.

Por otro lado, se encontró que la actividad del hipotálamo posterior estaba asociada con una mayor respuesta conductual a la tarea emocional. Esto sugiere que la asociación entre el rendimiento cognitivo y la actividad hipotalámica posterior puede depender del contexto: en algunas tareas, algunos núcleos hipotalámicos o poblaciones neuronales pueden ser reclutados para aumentar el rendimiento, pero no en otras.

Direcciones y conclusiones de investigaciones futuras

Los autores piden trabajos futuros en esta área para evaluar el efecto de la luz en otras estructuras, o redes cerebrales completas, para determinar cómo los diferentes niveles de luz modulan la diafonía y sus interacciones con la corteza para producir cambios de comportamiento.

«Es importante responder las preguntas restantes de nuestro estudio, porque el trabajo ligero representa un método prometedor y fácil de implementar para reducir la fatiga durante todo el día, mejorar los déficits cognitivos y permitir un sueño nocturno reparador con un coste y efectos secundarios mínimos», afirmó. dice. Campbell.

«Nuestros resultados muestran que el hipotálamo humano no responde de manera uniforme a diferentes niveles de luz mientras participa en un desafío cognitivo», dice el autor principal, Gilles Vandewalle, codirector de GIGA-CRC Human Imaging, Universidad de Lieja. “Se ha descubierto que niveles más altos de luz están asociados con un mayor rendimiento cognitivo, y nuestros resultados sugieren que este efecto estimulante está mediado, en parte, por el hipotálamo posterior. Es probable que esta región funcione junto con una disminución de la actividad hipotalámica anterior e inferior. Además del hipotálamo, otras estructuras cerebrales regulan la vigilia.

«La iluminación dirigida para uso terapéutico es una oportunidad interesante. Sin embargo, requerirá una comprensión más completa de cómo la luz afecta al cerebro, especialmente a nivel subcortical. Nuestros hallazgos representan un paso importante hacia este objetivo, a nivel del hipotálamo. »

Referencia: “Respuesta regional a las señales luminosas a través del hipotálamo humano” por Islay Campbell, Roya Sharifpour, José Fermin Balda Aizpurua, Elise Beckers, Elenia Paparella, Alexander Berger, Ekaterina Koshmanova, Nasrin Mortazavi, John Reed, Mikhail Zubkov y Puneet Talwar. y Fabien Collet, Sia Sharif, Christophe Philips, Laurent Lamalle y Gilles Vandewalle, 23 de abril de 2024, eVida.
doi: 10.7554/eLife.96576.1