Jasnější světlo, jasnější mysl: Osvětlení ovlivňuje vnímání

Jasnější světlo, jasnější mysl: Osvětlení ovlivňuje vnímání

souhrn: Nová studie zkoumá, jak různé úrovně světla ovlivňují kognitivní funkce tím, že ovlivňují aktivitu mozkového hypotalamu. Studie použila pokročilé 7Tesla funkční MRI, aby ukázala, že vyšší úrovně světla zlepšují kognitivní výkon během složitých úkolů.

Tato souvislost mezi expozicí světlu a funkcí mozku naznačuje možnost použití světelných terapií ke zvýšení bdělosti a kognitivních schopností během dne. Zjištění dláždí cestu pro další zkoumání toho, jak světlo ovlivňuje různé mozkové struktury, a mohlo by pomoci vyvinout nechirurgickou léčbu kognitivní únavy a poruch spánku.

Klíčová fakta:

  1. Vyšší úrovně vystavení světlu byly spojeny se zvýšenou aktivitou v zadním hypotalamu a zlepšeným výkonem při kognitivních úkolech.
  2. Studie používala 7-Tesla fMRI, která poskytuje pohledy s vysokým rozlišením na to, jak světlo ovlivňuje aktivitu hypotalamu.
  3. Zatímco zvýšená hladina světla zlepšila kognitivní výkon, přesné nervové mechanismy a zahrnuté oblasti mozku vyžadují další zkoumání.

zdroj: eLife

Podle nového výzkumu může expozice vyšším úrovním světla pomoci lidem cítit se bdělejší a zvýšit kognitivní výkon, možná ovlivněním aktivity částí mozkové oblasti zvané hypotalamus.

Studie, publikovaná dnes jako předtisková recenze v eLifepopsaný editory jako zásadní význam a představující velký pokrok v našem chápání toho, jak různé úrovně světla ovlivňují lidské chování.

Zjistili, že během obou úkolů vedla vyšší hladina světla ke zvýšené aktivitě v zadním hypotalamu. Naproti tomu dolní a přední hypotalamus sledovaly zdánlivě opačný vzorec a vykazovaly sníženou aktivitu při vyšších úrovních světla. Kredit: Neuroscience News

Síla důkazů byla oceněna jako přesvědčivá a podpořila analýzy autorů komplexní souhry mezi expozicí světlu, hypotalamickou aktivitou a kognitivními funkcemi.

Jak se provádí další výzkum, zjištění by mohla být použita k vedení různých světelných terapií ke zvýšení kvality spánku a emočního stavu jednotlivců, což jim pomůže cítit se více bdělí a lépe vykonávat úkoly po celý den.

Biologické účinky vystavení světlu byly v posledních letech dobře zdokumentovány. Bylo prokázáno, že vysoké osvětlení stimuluje bdělost a kognitivní výkon. Tyto účinky závisí především na podtřídě buněk citlivých na světlo v sítnici, nazývaných ipRCG.

Tyto buňky vyčnívají do více oblastí mozku, ale projekce se nacházejí nejhustěji v hypotalamu, který je typicky spojen s regulací cirkadiánních rytmů, spánku, bdění a kognitivních funkcí.

READ  Měsíční kráter Tycho Crater odhalen ve složitých detailech - nová výkonná radarová technologie odhalí tajemství sluneční soustavy

Tyto znalosti o mozkových okruzích, které jsou základem biologických účinků světla, však pocházejí téměř výhradně ze studií na zvířatech.

„Přeložit poznatky o tom, jak expozice světlu ovlivňuje mozek u zvířecích modelů na lidi, je náročný proces, protože opožděné dozrávání mozkové kůry u lidí umožňuje mnohem složitější kognitivní zpracování,“ vysvětluje vedoucí autor Islay Campbell, bývalý doktorand na GIGA. – CRC Human Imaging – Nyní má doktorát – Univerzita v Lutychu, Belgie.

„Zejména otázka, zda hypotalamická jádra přispívají ke stimulačnímu účinku světla na vnímání, nebyla stanovena.“

Aby Campbell a jeho kolegové lépe porozuměli vlivu světla na lidské poznání, naverbovali 26 zdravých mladých mužů, aby se zúčastnili jejich studie.

Požádali každého účastníka, aby dokončil dva auditivní kognitivní úkoly; Výkonný úkol upravený z „úkolu n-back“, ve kterém byli účastníci požádáni, aby určili, zda je aktuální zvuk totožný se zvukem, který dříve slyšeli dvě položky, nebo zda obsahuje písmeno „K“; a emocionální úkol, ve kterém byli účastníci požádáni, aby určili pohlaví zvuku mluveného neutrálním tónem nebo hněvivým tónem.

Každý úkol byl dokončen, když byly subjekty umístěny ve tmě nebo vystaveny krátkým periodám světla se čtyřmi úrovněmi osvětlení.

Tým použil techniku ​​nazvanou 7Tesla funkční MRI, která má vyšší rozlišení a poměr signálu k šumu než standardní 3Tesla MRI, aby vyhodnotil vliv různých úrovní světla na aktivitu hypotalamu během úkolů. .

Zjistili, že během obou úkolů vedla vyšší hladina světla ke zvýšené aktivitě v zadním hypotalamu. Naproti tomu dolní a přední hypotalamus sledovaly zdánlivě opačný vzorec a vykazovaly sníženou aktivitu při vyšších úrovních světla.

Dále se tým snažil zjistit, zda tyto změny hypotalamické aktivity byly spojeny se změnami v kognitivní výkonnosti. Zaměřili se na hodnocení výkonu účastníků během exekutivního úkolu, neboť jeho řešení vyžaduje vyšší úroveň poznání.

READ  Ptačí mozky za sebou nechaly další dinosaury

Jejich analýza odhalila, že vyšší úrovně světla ve skutečnosti vedly k lepšímu výkonu při plnění úkolu, což ukazuje na zvýšení kognitivního výkonu. Důležité je, že bylo zjištěno, že zvýšení kognitivní výkonnosti při vysokém osvětlení významně negativně souvisí s aktivitou zadního hypotalamu.

Díky tomu je nepravděpodobné, že by aktivita zadního hypotalamu přímo zprostředkovávala pozitivní účinek světla na kognitivní výkon, a může naznačovat, že jsou zapojeny další oblasti mozku, což vyžaduje další výzkum.

Na druhé straně bylo zjištěno, že aktivita zadního hypotalamu je spojena se zvýšenou behaviorální reakcí na emoční úkol. To naznačuje, že souvislost mezi kognitivní výkonností a zadní hypotalamickou aktivitou může záviset na kontextu – v některých úkolech mohou být některá jádra hypotalamu nebo skupiny neuronů rekrutována pro zvýšení výkonu, ale ne v jiných.

Autoři volají po budoucí práci v této oblasti, která by vyhodnotila účinek světla na jiné struktury nebo celé mozkové sítě, aby se určilo, jak měnící se úrovně světla modulují přeslechy a jejich interakce s kůrou, aby vyvolaly změny chování.

„Zbývající otázky z naší studie je důležité zodpovědět, protože lehká práce představuje slibnou, snadno implementovatelnou metodu pro snížení celodenní únavy, zlepšení kognitivních deficitů a umožnění klidného nočního spánku s minimálními náklady a vedlejšími účinky,“ řekl. říká. Campbell.

„Naše výsledky ukazují, že lidský hypotalamus nereaguje jednotně na různé úrovně světla, když je zapojen do kognitivní výzvy,“ říká hlavní autor, Gilles Vandewalle, spoluředitel GIGA-CRC Human Imaging, University of Liège.

„Bylo zjištěno, že vyšší hladiny světla jsou spojeny s vyšší kognitivní výkonností a naše výsledky naznačují, že tento stimulační účinek je částečně zprostředkován zadním hypotalamem.“

„Tato oblast pravděpodobně funguje společně se sníženou aktivitou předního a dolního hypotalamu spolu s mozkovými strukturami jinými než hypotalamus, které regulují bdělost.“

READ  Mapování základních struktur vesmíru a distribuce temné hmoty pomocí COSMOS-Webb

„Cílené osvětlení pro terapeutické použití je vzrušující příležitostí, ale bude vyžadovat komplexnější pochopení toho, jak světlo ovlivňuje mozek, zejména na subkortikální úrovni.“ “

O tomto vnímání výzkumné zprávy

autor: Emily Packerová
zdroj: eLife
sdělení: Emily Packer – eLife
obrázek: Obrázek připsán Neuroscience News

Původní vyhledávání: Otevřený přístup.
Regionální reakce na světelný jas napříč lidským hypotalamem„Od Islay Campbell a kol. eLife


shrnutí

Regionální reakce na světelný jas napříč lidským hypotalamem

Světlo působí na fyziologii mnoha biologickými účinky, které nevytvářejí obraz, včetně stimulace bdělosti a poznávání. Subkortikální okruhy, které jsou základem stimulačního účinku světla, však nebyly u lidí stanoveny.

Použili jsme 7 Tesla funkční magnetickou rezonanci k hodnocení vlivu změn jasu světla na regionální aktivitu hypotalamu, zatímco zdraví mladí muži (N = 26; 16 žen; 24,3 ± 2,9 let) dokončili dva auditivní kognitivní úkoly.

Zjistili jsme, že během exekutivních i afektivních úkolů vedlo vysoké osvětlení ke zvýšené aktivitě nad zadní částí hypotalamu, která zahrnuje část tuberálního jádra a zadní část laterálního hypotalamu.

Naproti tomu zvýšené osvětlení vyvolalo pokles aktivity nad přední a ventrální částí hypotalamu, který zahrnuje zejména suprachiasmatické jádro a další část tuberomamilárního jádra.

Důležité je, že výkon exekutivních úkolů se zlepšil při vyšším osvětlení a byl negativně spojen s aktivitou zadního hypotalamu.

Tato zjištění odhalují zřetelnou lokální dynamiku různých oblastí hypotalamu, která je základem účinku světla na vnímání. Mohou naznačovat, že světlo působí na orexinový a histaminový systém a ovlivňuje kvalitu bdění.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *