Según un nuevo estudio, la exposición a altos niveles de luz puede ayudar a las personas a sentirse más despiertas y aumentar su rendimiento cognitivo, probablemente al influir en la actividad de partes de una región del cerebro llamada hipotálamo.
El estudio se publica hoy en eLife y es de fundamental importancia y representa un avance clave en nuestra comprensión de cómo los diferentes niveles de luz afectan el comportamiento humano. Estos hallazgos podrían servir como base para varios tratamientos de fototerapia destinados a mejorar la calidad del sueño y el estado emocional de una persona, y ayudarla a sentirse más despierta 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 niveles más altos de iluminación aumentan 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 viajan a muchas áreas del cerebro, pero las proyecciones son más densas en el hipotálamo, que generalmente se asocia con la regulación de los ritmos circadianos, el sueño y el estado de alerta, así como con las funciones cognitivas. Sin embargo, el conocimiento sobre los circuitos cerebrales que subyacen a los efectos biológicos de la luz proviene casi exclusivamente de estudios en animales.
““Es difícil traducir los hallazgos sobre cómo la exposición a la luz afecta el cerebro en modelos animales a los humanos porque la maduración posterior de la corteza en los humanos permite un procesamiento cognitivo mucho más complejo”., explica la autora principal Islay Campbell, ex estudiante de doctorado en GIGA, ahora doctora. “En particular, no está establecido si los núcleos del hipotálamo contribuyen al efecto estimulante de la luz sobre la cognición”..
Para comprender mejor el impacto de la luz en la cognición humana, Islay Campbell y sus colegas reclutaron a 26 adultos jóvenes sanos para participar en su estudio. Pidieron a cada participante que realizara dos tareas cognitivas auditivas: una tarea ejecutiva modificada de la “tarea n-back”, en la que los participantes tenían que determinar si su sonido actual era el mismo que el que habían escuchado dos veces antes, o si contenía la letra “K”; y una tarea emocional, en la que los participantes tenían que identificar el género de una voz hablada en un tono neutral o enojado. Cada tarea se realizó mientras los individuos eran alternativamente colocados en la oscuridad o expuestos a cortos períodos de luz en cuatro niveles de iluminación. El equipo utilizó una técnica llamada resonancia magnética funcional de 7 Teslas, que ofrece mayor resolución y relación señal-ruido que la resonancia magnética estándar de 3 Teslas, para evaluar el impacto de diferentes niveles de iluminación en la actividad del hipotálamo durante las tareas.
Descubrieron que, durante ambas tareas, los niveles de luz más altos desencadenaban una mayor actividad en el hipotálamo posterior. Por el contrario, el hipotálamo inferior y el hipotálamo anterior siguieron un patrón aparentemente opuesto, mostrando una actividad reducida bajo niveles de luz más altos.
A continuación, el equipo intentó determinar si estos cambios en la actividad regional del hipotálamo estaban relacionados con un cambio en el rendimiento cognitivo. Se centró en evaluar el desempeño de los participantes durante la tarea ejecutiva, ya que requiere un mayor nivel de cognición. Su análisis encontró que niveles de luz más altos en realidad conducían a un mejor rendimiento en la tarea, lo que indica un aumento en el rendimiento cognitivo. Es importante señalar que el aumento del rendimiento cognitivo con mayor iluminación se correlaciona negativamente con la actividad del hipotálamo posterior. Por tanto, es poco probable que la actividad del hipotálamo posterior sea el mediador directo del impacto positivo de la luz en el rendimiento cognitivo, y esto podría indicar que otras regiones del cerebro están involucradas, lo que requeriría más investigaciones.
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 del hipotálamo posterior puede depender del contexto: en algunas tareas, se pueden reclutar ciertos núcleos del hipotálamo o poblaciones neuronales para aumentar el rendimiento, pero no en otras.
Los autores piden que se trabaje en el futuro en esta área para evaluar el impacto de la luz en otras estructuras, o redes cerebrales completas, para determinar cómo los diferentes niveles de luz alteran su diálogo y sus interacciones con la corteza para provocar cambios de comportamiento.
“Es importante responder a las preguntas planteadas por nuestro estudio, porque actuar sobre la luz representa una forma prometedora y fácil de implementar para reducir la fatiga a lo largo del día, mejorar el deterioro cognitivo y permitir un sueño reparador con un coste y efectos secundarios mínimos”.dice Islay Campbell.
“Nuestros resultados demuestran que el hipotálamo humano no responde de manera uniforme a diferentes niveles de luz cuando se enfrenta a un desafío cognitivo”explica el autor principal, Gilles Vandewalle, codirector de GIGA-CRC Human Imaging. “Nuestros resultados indican que este impacto estimulante está mediado, en parte, por el hipotálamo posterior. Es probable que esta región actúe en conjunto con la actividad disminuida del hipotálamo anterior e inferior, así como con otras estructuras cerebrales no hipotalámicas que regulan desvelo”.
“La iluminación dirigida con fines terapéuticos es una perspectiva interesante. Sin embargo, requerirá una comprensión más completa de cómo la luz afecta al cerebro, particularmente a nivel subcortical. Nuestros resultados representan un paso importante hacia este objetivo, a nivel del hipotálamo”.señala Islay Campbell.
Referencia
https://elifesciences.org/reviewed-preprints/96576
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Gilles Vandewalle
