Nghiên cứu cho thấy rằng việc tăng cường tiếp xúc với ánh sáng có thể thúc đẩy hoạt động ở một phần não được gọi là vùng dưới đồi và nâng cao hiệu suất nhận thức.

Nghiên cứu mới cho thấy rằng việc tiếp xúc với ánh sáng nhiều hơn có thể nâng cao sự tỉnh táo và hiệu suất nhận thức bằng cách tác động đến hoạt động ở các vùng não được gọi là vùng dưới đồi.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí eLife, được các biên tập viên mô tả là có tầm quan trọng cơ bản và thể hiện một bước tiến lớn trong hiểu biết của chúng ta về mức độ khác nhau của ánh sáng ảnh hưởng đến hành vi của con người như thế nào. Sức mạnh của bằng chứng được ca ngợi là thuyết phục, hỗ trợ các phân tích của tác giả về mối tương tác phức tạp giữa tiếp xúc với ánh sáng, hoạt động vùng dưới đồi và chức năng nhận thức.

Khi nhiều nghiên cứu được tiến hành, những phát hiện này có thể được sử dụng để hướng dẫn các phương pháp điều trị bằng liệu pháp ánh sáng khác nhau nhằm tăng chất lượng giấc ngủ và trạng thái cảm xúc của một cá nhân, giúp họ cảm thấy tỉnh táo hơn và thực hiện các công việc tốt hơn suốt cả ngày.

Các tác động sinh học của việc tiếp xúc với ánh sáng đã được ghi nhận rõ ràng trong những năm gần đây. Ánh sáng cao đã được chứng minh là có tác dụng kích thích sự tỉnh táo và hiệu suất nhận thức. Những hiệu ứng này phụ thuộc chủ yếu vào một phân lớp tế bào nhạy cảm với ánh sáng trong võng mạc, được gọi là ipRCG. Những tế bào này chiếu tới nhiều khu vực của não, nhưng các hình chiếu được tìm thấy dày đặc nhất ở vùng dưới đồi, nơi thường liên quan đến việc điều chỉnh nhịp sinh học, giấc ngủ, sự tỉnh táo và các chức năng nhận thức. Tuy nhiên, kiến ​​thức về các mạch não chịu tác động sinh học của ánh sáng gần như hoàn toàn xuất phát từ các nghiên cứu trên động vật.

Chi tiết và kết quả nghiên cứu

Tác giả chính Islay Campbell, cựu nghiên cứu sinh tại Đại học New York, giải thích: “Việc chuyển tải những phát hiện về cách tiếp xúc với ánh sáng ảnh hưởng đến não ở mô hình động vật sang con người là một quá trình đầy thách thức, vì sự trưởng thành chậm của vỏ não ở người cho phép quá trình xử lý nhận thức phức tạp hơn nhiều”. GIGA. – CRC Human Imaging – Hiện có bằng Tiến sĩ – Đại học Liège, Bỉ. “Đặc biệt, câu hỏi liệu các hạt nhân vùng dưới đồi có góp phần vào tác dụng kích thích của ánh sáng đối với nhận thức hay không vẫn chưa được xác định.”

Để hiểu rõ hơn về tác động của ánh sáng đối với nhận thức của con người, Campbell và các đồng nghiệp đã tuyển 26 thanh niên khỏe mạnh tham gia vào nghiên cứu của họ. Họ yêu cầu mỗi người tham gia hoàn thành hai nhiệm vụ nhận thức thính giác; Một nhiệm vụ điều hành được sửa đổi từ “nhiệm vụ n-back”, trong đó người tham gia được yêu cầu xác định xem âm thanh hiện tại có giống với âm thanh mà họ đã nghe hai mục trước đó hay chứa chữ “K”; và một nhiệm vụ cảm xúc, trong đó người tham gia được yêu cầu xác định giới tính của âm thanh được nói bằng giọng trung tính hoặc giọng giận dữ. Mỗi nhiệm vụ được hoàn thành trong khi đối tượng được đặt trong bóng tối hoặc tiếp xúc với ánh sáng trong khoảng thời gian ngắn ở bốn mức độ chiếu sáng. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật gọi là MRI chức năng 7-Tesla, có độ phân giải và tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao hơn so với MRI 3-Tesla tiêu chuẩn, để đánh giá tác động của các mức độ ánh sáng khác nhau đối với hoạt động của vùng dưới đồi trong khi thực hiện các nhiệm vụ. .

Họ phát hiện ra rằng trong cả hai nhiệm vụ, mức độ ánh sáng cao hơn dẫn đến hoạt động gia tăng ở vùng dưới đồi. Ngược lại, vùng dưới đồi và vùng dưới đồi có mô hình dường như trái ngược nhau, cho thấy hoạt động giảm dưới mức ánh sáng cao hơn.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu tìm cách xác định xem liệu những thay đổi này trong hoạt động vùng dưới đồi có liên quan đến những thay đổi về hiệu suất nhận thức hay không. Họ tập trung vào việc đánh giá hiệu suất của người tham gia trong nhiệm vụ điều hành, vì giải pháp của nó đòi hỏi mức độ nhận thức cao hơn. Phân tích của họ tiết lộ rằng mức độ ánh sáng cao hơn thực sự dẫn đến hiệu suất làm việc tốt hơn, cho thấy hiệu suất nhận thức tăng lên. Điều quan trọng là sự gia tăng hiệu suất nhận thức dưới ánh sáng cao được phát hiện là có liên quan tiêu cực đáng kể đến hoạt động của vùng dưới đồi. Điều này khiến cho hoạt động vùng dưới đồi phía sau khó có thể trực tiếp làm trung gian tác động tích cực của ánh sáng lên hiệu suất nhận thức và có thể chỉ ra các vùng não khác có liên quan, cần nghiên cứu thêm.

Mặt khác, hoạt động của vùng dưới đồi sau được phát hiện có liên quan đến việc tăng phản ứng hành vi đối với nhiệm vụ cảm xúc. Điều này cho thấy rằng mối liên hệ giữa hiệu suất nhận thức và hoạt động vùng dưới đồi sau có thể phụ thuộc vào bối cảnh—trong một số nhiệm vụ, một số nhân vùng dưới đồi hoặc quần thể tế bào thần kinh có thể được tuyển dụng để tăng hiệu suất, nhưng không phải ở những nhiệm vụ khác.

Hướng nghiên cứu tiếp theo và kết luận

Các tác giả kêu gọi nghiên cứu trong tương lai trong lĩnh vực này để đánh giá tác động của ánh sáng lên các cấu trúc khác hoặc toàn bộ mạng lưới não, để xác định mức độ thay đổi của ánh sáng điều chỉnh nhiễu xuyên âm và tương tác của nó với vỏ não để tạo ra những thay đổi hành vi như thế nào.

“Những câu hỏi còn lại trong nghiên cứu của chúng tôi rất quan trọng để trả lời, bởi vì công việc nhẹ nhàng là một phương pháp đầy hứa hẹn, dễ thực hiện để giảm mệt mỏi cả ngày, cải thiện tình trạng suy giảm nhận thức và mang lại một giấc ngủ ngon với chi phí và tác dụng phụ tối thiểu,” ông nói. nói. Campbell.

Tác giả chính, Gilles Vandewalle, Đồng Giám đốc GIGA-CRC Human Imaging, Đại học Liège, cho biết: “Kết quả của chúng tôi cho thấy vùng dưới đồi của con người không phản ứng đồng nhất với các mức độ ánh sáng khác nhau khi tham gia vào một thử thách về nhận thức”. “Mức độ ánh sáng cao hơn đã được phát hiện có liên quan đến hiệu suất nhận thức cao hơn và kết quả của chúng tôi cho thấy tác dụng kích thích này một phần được điều hòa bởi vùng dưới đồi. Vùng này có khả năng hoạt động cùng với sự giảm hoạt động của vùng trước và vùng dưới. vùng dưới đồi, cùng với các cấu trúc não khác ngoài vùng dưới đồi điều chỉnh sự tỉnh táo.

“Ánh sáng mục tiêu để sử dụng trong trị liệu là một cơ hội thú vị, tuy nhiên, nó sẽ đòi hỏi sự hiểu biết toàn diện hơn về cách ánh sáng ảnh hưởng đến não, đặc biệt là ở cấp độ dưới vỏ não. ”

Tham khảo: “Phản ứng khu vực đối với tín hiệu ánh sáng qua vùng dưới đồi của con người” của Islay Campbell, Roya Sharifpour, José Fermin Balda Aizpurua, Elise Beckers, Elenia Paparella, Alexander Berger, Ekaterina Koshmanova, Nasrin Mortazavi, John Reid, Mikhail Zubkov và Puneet Talwar, và Fabien Collet, Sia Sharif, Christophe Philips, Laurent Lamalle và Gilles Vandewalle, ngày 23 tháng 4 năm 2024, eLife.
doi: 10.7554/eLife.96576.1