Pesquisas recentes sugerem que a exposição a níveis mais elevados de luz pode melhorar o estado de alerta e o desempenho cognitivo, afetando o hipotálamo no cérebro. Esta descoberta apoia o potencial dos tratamentos de fototerapia para melhorar a função circadiana e a qualidade do sono. O estudo ressalta a necessidade de mais investigações sobre como a luz interage com as estruturas cerebrais para influenciar o comportamento.
A pesquisa sugere que o aumento da exposição à luz pode aumentar a atividade em uma parte do cérebro conhecida como hipotálamo e melhorar o desempenho cognitivo.
Novas pesquisas sugerem que uma maior exposição à luz pode melhorar o estado de alerta e o desempenho cognitivo, influenciando a atividade em áreas do cérebro conhecidas como hipotálamo.
O estudo foi publicado na revista e-Vida, descrito pelos editores como sendo de fundamental importância e representando um grande avanço na nossa compreensão de como diferentes níveis de luz afetam o comportamento humano. A força das evidências foi elogiada como convincente, apoiando as análises dos autores sobre a complexa interação entre a exposição à luz, a atividade hipotalâmica e a função cognitiva.
À medida que mais pesquisas são realizadas, as descobertas podem ser usadas para orientar diferentes tratamentos de fototerapia para aumentar a qualidade do sono e o estado emocional de um indivíduo, ajudando-o a se sentir mais alerta e a realizar melhor as tarefas ao longo do dia.
Os efeitos biológicos da exposição à luz foram bem documentados nos últimos anos. Foi demonstrado que a iluminação intensa estimula o estado de alerta e o desempenho cognitivo. Esses efeitos dependem principalmente de uma subclasse de células sensíveis à luz na retina, chamadas ipRCGs. Essas células se projetam para diversas áreas do cérebro, mas as projeções são encontradas mais densamente no hipotálamo, que está normalmente associado à regulação dos ritmos circadianos, do sono, da vigília e das funções cognitivas. No entanto, este conhecimento sobre os circuitos cerebrais subjacentes aos efeitos biológicos da luz surgiu quase inteiramente de estudos com animais.
Detalhes e resultados do estudo
“Traduzir descobertas sobre como a exposição à luz afeta o cérebro em modelos animais para humanos é um processo desafiador, já que a maturação retardada do córtex cerebral em humanos permite um processamento cognitivo muito mais complexo”, explica o autor principal Islay Campbell, ex-aluno de doutorado na Giga. – CRC Human Imaging – Atualmente doutorando – Universidade de Liège, Bélgica. “Em particular, a questão de saber se os núcleos hipotalâmicos contribuem para o efeito estimulante da luz na percepção não foi estabelecida.”
Para compreender melhor o efeito da luz na cognição humana, Campbell e seus colegas recrutaram 26 homens jovens saudáveis para participarem no seu estudo. Eles pediram a cada participante que completasse duas tarefas cognitivas auditivas; Uma tarefa executiva modificada da “tarefa n-back” na qual os participantes foram solicitados a determinar se o som atual era idêntico ao som que ouviram em dois itens anteriormente ou continha a letra “K”; e uma tarefa emocional, na qual os participantes foram solicitados a identificar o gênero de um som falado em tom neutro ou raivoso. Cada tarefa foi concluída enquanto os sujeitos foram colocados no escuro ou expostos a curtos períodos de luz em quatro níveis de iluminação. A equipe usou uma técnica chamada ressonância magnética funcional de 7 Tesla, que tem resolução e relação sinal-ruído mais altas do que a ressonância magnética padrão de 3 Tesla, para avaliar o efeito de diferentes níveis de luz na atividade hipotalâmica durante as tarefas. .
Eles descobriram que durante ambas as tarefas, níveis mais elevados de luz levaram ao aumento da atividade no hipotálamo posterior. Em contraste, o hipotálamo inferior e anterior seguiu um padrão aparentemente oposto, mostrando atividade reduzida sob níveis mais elevados de luz.
Em seguida, a equipe procurou determinar se essas alterações na atividade hipotalâmica estavam associadas a alterações no desempenho cognitivo. Eles se concentraram em avaliar o desempenho dos participantes durante a tarefa executiva, pois sua solução exige um nível mais elevado de cognição. A análise revelou que níveis mais elevados de luz levaram a um melhor desempenho na tarefa, indicando um aumento no desempenho cognitivo. É importante ressaltar que o aumento no desempenho cognitivo sob alta iluminação foi significativamente associado negativamente à atividade hipotalâmica posterior. Isto torna improvável que a actividade hipotalâmica posterior medeie directamente o efeito positivo da luz no desempenho cognitivo, e pode indicar que outras regiões do cérebro estão envolvidas, exigindo mais investigação.
Por outro lado, descobriu-se que a atividade do hipotálamo posterior estava associada ao aumento da resposta comportamental à tarefa emocional. Isto sugere que a associação entre desempenho cognitivo e atividade hipotalâmica posterior pode depender do contexto – em algumas tarefas, alguns núcleos hipotalâmicos ou populações neuronais podem ser recrutados para aumentar o desempenho, mas não em outras.
Direções e conclusões de pesquisas futuras
Os autores pedem trabalhos futuros nesta área para avaliar o efeito da luz em outras estruturas, ou redes cerebrais inteiras, para determinar como as mudanças nos níveis de luz modulam o crosstalk e suas interações com o córtex para produzir mudanças comportamentais.
“É importante responder às restantes questões do nosso estudo, porque o trabalho leve representa um método promissor e fácil de implementar para reduzir a fadiga durante todo o dia, melhorar os défices cognitivos e permitir uma noite de sono repousante com custos e efeitos secundários mínimos”, disse ele. diz. Campbell.
“Nossos resultados mostram que o hipotálamo humano não responde uniformemente a diferentes níveis de luz enquanto está envolvido em um desafio cognitivo”, diz o autor principal, Gilles Vandewalle, codiretor do GIGA-CRC Human Imaging, Universidade de Liège. “Descobriu-se que níveis mais elevados de luz estão associados a um desempenho cognitivo mais elevado, e os nossos resultados sugerem que este efeito estimulante é mediado, em parte, pelo hipotálamo posterior. Esta região provavelmente funciona em conjunto com a diminuição da atividade hipotalâmica anterior e inferior. junto com outras estruturas cerebrais além do hipotálamo regulam a vigília.
“A iluminação direcionada para uso terapêutico é uma oportunidade emocionante, no entanto, exigirá uma compreensão mais abrangente de como a luz afeta o cérebro, especialmente no nível subcortical. ”
Referência: “Resposta regional à sinalização luminosa através do 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 e Puneet Talwar, e Fabien Collet, Sia Sharif, Christophe Philips, Laurent Lamalle e Gilles Vandewalle, 23 de abril de 2024, e-Vida.
doi: 10.7554/eLife.96576.1
