Pesquisas recentes sugerem que níveis mais elevados de exposição à luz podem melhorar o estado de alerta e o desempenho cognitivo, influenciando o hipotálamo no cérebro. Esta descoberta apoia o potencial dos tratamentos de fototerapia para melhorar a função diária e a qualidade do sono. O estudo enfatiza a necessidade de mais investigações sobre como a luz interage com as estruturas cerebrais para afetar o comportamento.
A pesquisa indica que o aumento da exposição à luz pode aumentar a atividade em uma parte do cérebro conhecida como hipotálamo e aumentar o desempenho cognitivo.
Novas pesquisas sugerem que uma maior exposição à luz pode melhorar o estado de alerta e o desempenho cognitivo, provavelmente afetando a atividade em áreas da região do cérebro conhecidas como hipotálamo.
O estudo, publicado na revista e-Vida, é descrito pelos editores como de fundamental importância e representa um avanço fundamental para a nossa compreensão de como os diferentes níveis de luz afetam o comportamento humano. A força das evidências é elogiada como convincente, apoiando as análises dos autores sobre a complexa interação entre a exposição à luz, a atividade hipotalâmica e a função cognitiva.
Com mais pesquisas, as descobertas poderão ser usadas para informar vários tratamentos de fototerapia para aumentar a qualidade do sono e o estado afetivo de um indivíduo, e ajudá-lo a se sentir mais acordado e a realizar melhor as tarefas ao longo do dia.
Os efeitos biológicos da exposição à luz têm sido bem documentados nos últimos anos. Foi demonstrado que uma iluminância mais alta 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. Estas células projetam-se para múltiplas áreas do cérebro, mas as projeções são mais densamente encontradas no hipotálamo, que está normalmente associado à regulação dos ritmos circadianos, ao sono e ao estado de alerta, e às funções cognitivas. No entanto, este conhecimento dos circuitos cerebrais subjacentes aos efeitos biológicos da luz resultou quase inteiramente de estudos em animais.
Detalhes e descobertas do estudo
“Traduzir para humanos as descobertas sobre como a exposição à luz afeta o cérebro em modelos animais é um processo difícil, pois a maturação posterior do córtex nos seres humanos permite um processamento cognitivo muito mais complexo”, explica o autor principal Islay Campbell, ex-aluno de doutorado no GIGA. -CRC Human Imaging – agora com doutorado – Universidade de Liège, Bélgica. “Em particular, a questão de saber se os núcleos do hipotálamo contribuem para o impacto estimulante da luz na cognição não está estabelecida.”
Para compreender melhor o impacto da luz na cognição humana, Campbell e colegas recrutaram 26 jovens adultos 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 um som atual era idêntico ao que ouviram dois itens antes ou continha a letra ‘K’; e uma tarefa emocional, na qual os participantes foram solicitados a identificar o gênero de uma voz pronunciada em tom neutro ou raivoso. Cada tarefa foi concluída enquanto os indivíduos eram alternativamente 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 maior resolução e relação sinal-ruído em comparação com a ressonância magnética padrão de 3 Tesla, para avaliar o impacto dos diferentes níveis de luz na atividade do hipotálamo durante as tarefas. .
Eles descobriram que, durante ambas as tarefas, níveis mais elevados de luz desencadearam um aumento na atividade do hipotálamo posterior. Em contraste, o hipotálamo inferior e anterior seguiu um padrão aparentemente oposto, exibindo diminuição da atividade sob níveis mais elevados de luz.
Em seguida, a equipe procurou determinar se essas alterações na atividade regional do hipotálamo estavam relacionadas a uma alteração no desempenho cognitivo. Eles se concentraram em avaliar o desempenho dos participantes durante a tarefa executiva, pois isso exigia um nível mais elevado de cognição para ser resolvido. A sua análise revelou que níveis mais elevados de luz levaram, de facto, a um melhor desempenho na tarefa, indicando um aumento no desempenho cognitivo. É importante ressaltar que o aumento no desempenho cognitivo sob maior iluminância foi significativamente correlacionado negativamente com a atividade do hipotálamo posterior. Isto torna improvável que a atividade posterior do hipotálamo medeie diretamente o impacto positivo da luz no desempenho cognitivo e possivelmente indique o envolvimento de outras regiões do cérebro, exigindo mais pesquisas.
Por outro lado, descobriu-se que a atividade do hipotálamo posterior estava associada a um aumento da resposta comportamental à tarefa emocional. Isto sugere que a associação entre o desempenho cognitivo e a atividade do hipotálamo posterior pode ser dependente do contexto – em algumas tarefas, certos núcleos do hipotálamo ou populações neuronais podem ser recrutados para aumentar o desempenho, mas não noutras.
Direções e conclusões de pesquisas futuras
Os autores pedem trabalhos futuros nesta área para avaliar o impacto da luz em outras estruturas, ou redes inteiras do cérebro, para determinar como os diferentes níveis de luz modificam sua diafonia e interações com o córtex para provocar mudanças comportamentais.
“As questões que restam do nosso estudo são importantes de serem respondidas, porque atuar sobre a luz se destaca como um meio promissor e fácil de implementar para reduzir a fadiga ao longo do dia, melhorando os defeitos cognitivos e permitindo uma noite de sono repousante com custo e efeitos colaterais mínimos”, diz Campbell.
“Nossos resultados demonstram que o hipotálamo humano não responde uniformemente a vários níveis de luz enquanto está envolvido em um desafio cognitivo”, diz o autor sênior, 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 indicam que este impacto estimulante é mediado, em parte, pelo hipotálamo posterior. É provável que esta região funcione em conjunto com a diminuição da atividade do hipotálamo anterior e inferior, juntamente com outras estruturas cerebrais não hipotálamo que regulam a vigília.”
“A iluminação direcionada para uso terapêutico é uma perspectiva interessante. No entanto, será necessária uma compreensão mais abrangente de como a luz afecta o cérebro, particularmente a nível subcortical. Nossas descobertas representam um passo importante rumo a esse objetivo, ao nível do hipotálamo”, observa Campbell.
Referência: “Resposta regional à iluminância luminosa através do hipotálamo humano” por Islay Campbell, Roya Sharifpour, Jose Fermin Balda Aizpurua, Elise Beckers, Ilenia Paparella, Alexandre Berger, Ekaterina Koshmanova, Nasrin Mortazavi, John Read, Mikhail Zubkov, Puneet Talwar, Fabienne Collette, Siya Sherif, Christophe Phillips, Laurent Lamalle e Gilles Vandewalle, 23 de abril de 2024, e-Vida.
DOI: 10.7554/eLife.96576.1
