Izlaganje višim nivoima svetlosti može pomoći ljudima da se osećaju budnije i da povećaju kognitivne performanse, verovatno utičući na aktivnost delova mozga koji se nazivaju hipotalamus, prema novom istraživanju.
Studiju, objavljenu u eLife-u, urednici opisuju kao od fundamentalnog značaja i predstavlja ključni napredak u našem razumevanju kako različiti nivoi svetlosti utiču na ljudsko ponašanje. Snaga dokaza je hvaljena kao ubedljiva, podržavajući autorske analize složene interakcije između izlaganja svetlosti, aktivnosti hipotalamusa i kognitivne funkcije.
Uz dalje istraživanje, nalazi bi se mogli koristiti za informisanje o različitim tretmanima svetlosnom terapijom kako bi se povećao kvalitet spavanja i afektivnog stanja pojedinca i pomogao im da se osećaju budnije i bolje obavljaju zadatke tokom dana.
Biološki efekti izlaganja svetlosti su dobro dokumentovani poslednjih godina. Pokazalo se da veća osvetljenost stimuliše budnost i kognitivne performanse. Ovi efekti se prvenstveno oslanjaju na podklasu ćelija osetljivih na svetlost u mrežnjači, nazvanih ipRCG.
Ove ćelije se projektuju na više područja mozga, ali projekcije se najgušće nalaze u hipotalamusu, koji je tipično povezan sa regulacijom cirkadijalnih ritmova, sna i budnosti i kognitivnih funkcija. Međutim, ovo znanje o moždanom kolu koji leži u osnovi bioloških efekata svetlosti skoro u potpunosti potiče iz studija na životinjama.
„Prevođenje nalaza o tome kako izlaganje svetlosti utiče na mozak na životinjskim modelima na ljude je težak proces, jer kasnije sazrevanje korteksa kod ljudi omogućava mnogo složeniju kognitivnu obradu“, objašnjava glavni autor Ajlej Kembel, bivši dr. student na GIGA-CRC Human Imaging-u koji je sada dobio doktorat-Univerzitet u Liježu, Belgija. „Konkretno, nije utvrđeno pitanje da li jezgra hipotalamusa doprinose stimulativnom uticaju svetlosti na spoznaju.
Da bi bolje razumeli uticaj svetlosti na ljudsku spoznaju, Campbell i kolege su regrutovali 26 zdravih mladih odraslih da učestvuju u njihovoj studiji. Zamolili su svakog učesnika da uradi dva slušna kognitivna zadatka; izvršni zadatak modifikovan od „n-back zadataka“ u kome je od učesnika zatraženo da utvrde da li je trenutni zvuk identičan onom koji su čuli dve stavke ranije, ili sadrži slovo „K“; i emocionalni zadatak, u kome je od učesnika zatraženo da identifikuju pol glasa koji se izgovara neutralnim ili ljutitim tonom.
Svaki zadatak je završen dok su pojedinci bili naizmenično stavljeni u mrak, ili izloženi kratkim periodima svetlosti u četiri nivoa osvetljenja. Tim je koristio tehniku pod nazivom 7 Tesla funkcionalna magnetna rezonanca, koja ima veću rezoluciju i odnos signal-šum u poređenju sa standardnim MRI od 3 Tesla, da proceni uticaj različitih nivoa svetlosti na aktivnost hipotalamusa tokom zadataka. .
Istraživači su otkrili da su tokom oba zadatka viši nivoi svetlosti izazvali povećanje aktivnosti preko zadnjeg hipotalamusa. Nasuprot tome, inferiorni i prednji hipotalamus su pratili naizgled suprotan obrazac, pokazujući smanjenu aktivnost pod višim nivoima svetlosti.
Zatim je tim pokušao da utvrdi da li su ove promene u regionalnoj aktivnosti hipotalamusa povezane sa promenom kognitivnih performansi. Oni su se fokusirali na procenu učinka učesnika tokom izvršnog zadatka, jer je to zahtevalo viši nivo saznanja za rešavanje. Njihova analiza je otkrila da su viši nivoi svetlosti zaista doveli do boljeg učinka u zadatku, što ukazuje na povećanje kognitivnih performansi.
Važno je da je utvrđeno da je povećanje kognitivnih performansi pod većim osvetljenjem značajno negativno korelirano sa aktivnošću zadnjeg hipotalamusa. Ovo čini malo verovatnim da aktivnost zadnjeg hipotalamusa direktno posreduje u pozitivnom uticaju svetlosti na kognitivne performanse, i možda nagoveštava da su uključeni drugi regioni mozga, što zahteva dalja istraživanja.
S druge strane, utvrđeno je da je aktivnost zadnjeg hipotalamusa povezana sa povećanim odgovorom ponašanja na emocionalni zadatak. Ovo sugeriše da povezanost između kognitivnih performansi i aktivnosti zadnjeg hipotalamusa može zavisiti od konteksta – u nekim zadacima, određena jezgra hipotalamusa ili populacije neurona mogu biti regrutovana da povećaju performanse, ali ne u drugim.
Autori pozivaju na budući rad u ovoj oblasti kako bi se procenio uticaj svetlosti na druge strukture ili čitave mreže mozga kako bi se utvrdilo kako različiti nivoi svetlosti modifikuju njihovo unakrsno preslušavanje i interakcije sa korteksom kako bi doveli do promena u ponašanju.
„Važno je odgovoriti na pitanja koja su ostala iz naše studije, jer djelovanje na svjetlo je obećavajuće sredstvo koje se lako implementira za smanjenje umora tokom dana, poboljšavajući kognitivne nedostatke i omogućavajući miran noćni san uz minimalne troškove i neželjene efekte“, kaže Campbell.
„Naši rezultati pokazuju da ljudski hipotalamus ne reaguje ujednačeno na različite nivoe svetlosti dok je uključen u kognitivni izazov“, kaže stariji autor, Gilles Vandevalle, ko-direktor GIGA-CRC Human Imaging, Univerzitet u Liježu. „Ustanovljeno je da su viši nivoi svetlosti povezani sa višim kognitivnim performansama, a naši rezultati pokazuju da je ovaj stimulativni uticaj delimično posredovan zadnjim hipotalamusom. Ovaj region će verovatno raditi zajedno sa smanjenom aktivnošću prednjeg i inferiornog hipotalamus, zajedno sa drugim nehipotalamusnim moždanim strukturama koje regulišu budnost.“
„Ciljano osvetljenje za terapeutsku upotrebu je uzbudljiva perspektiva. Međutim, biće potrebno sveobuhvatnije razumevanje kako svetlost utiče na mozak, posebno na subkortikalnom nivou. Naši nalazi predstavljaju važan korak ka ovom cilju, na nivou hipotalamusa“, napominje Kembel.
