מחקר מגלה חשיפה לאור קשורה למיומנויות קוגניטיביות חדות יותר

מחקרים מצביעים על כך שחשיפה מוגברת לאור יכולה לשפר את הפעילות בחלק במוח המכונה ההיפותלמוס ולהגביר את הביצועים הקוגניטיביים.

מחקר חדש מצביע על כך שחשיפה גבוהה יותר לאור יכולה לשפר את הערנות והביצועים הקוגניטיביים, ככל הנראה על ידי השפעה על הפעילות באזורים באזור המוח הידועים בשם ההיפותלמוס.

המחקר, שפורסם בכתב העת eLife, מתואר על ידי העורכים כבעל חשיבות מהותית, ומייצג התקדמות מפתח להבנתנו כיצד רמות שונות של אור משפיעות על התנהגות אנושית. חוזק הראיות זוכה לשבחים כמשכנעים, התומכים בניתוחים של המחברים של יחסי הגומלין המורכבים בין חשיפה לאור, פעילות היפותלמוס ותפקוד קוגניטיבי.

בעזרת מחקר נוסף, הממצאים יכולים לשמש למתן טיפולים שונים לטיפול באור כדי להגביר את איכות השינה והמצב הרגשי של הפרט, ולעזור לו להרגיש ער יותר ולבצע משימות טוב יותר במהלך היום.

ההשפעות הביולוגיות של חשיפה לאור תועדו היטב בשנים האחרונות. עוצמת הארה גבוהה יותר הוכחה כמעוררת ערנות וביצועים קוגניטיביים. השפעות אלו מסתמכות בעיקר על תת-סיווג של תאים רגישים לאור ברשתית, הנקראים ipRCGs. תאים אלה זורמים לאזורים מרובים במוח, אך ההקרנות נמצאות בצפיפות רבה ביותר בתוך ההיפותלמוס, אשר קשורה בדרך כלל לוויסות של מקצבי היממה, שינה וערנות ותפקודים קוגניטיביים. עם זאת, הידע הזה על מעגלי המוח העומדים בבסיס ההשפעות הביולוגיות של האור נבע כמעט כולו ממחקרים על בעלי חיים.

פרטי המחקר וממצאים

"תרגום ממצאים על האופן שבו חשיפה לאור משפיעה על המוח במודלים של בעלי חיים לבני אדם הוא תהליך קשה, שכן ההבשלה המאוחרת של קליפת המוח בבני אדם מאפשרת עיבוד קוגניטיבי הרבה יותר מורכב", מסבירה הסופרת הראשית איסלי קמפבל, סטודנטית לדוקטורט לשעבר ב-GIGA. -CRC Human Imaging – כעת הוענק לה דוקטורט – אוניברסיטת ליאז', בלגיה. "במיוחד, השאלה אם גרעיני ההיפותלמוס תורמים להשפעה המעוררת של האור על הקוגניציה אינה מבוססת."

כדי להבין טוב יותר את השפעת האור על הקוגניציה האנושית, קמפבל ועמיתיו גייסו 26 צעירים בריאים להשתתף במחקר שלהם. הם ביקשו מכל משתתף לבצע שתי משימות קוגניטיביות שמיעתיות; משימה ניהולית ששונתה מ-'n-back task' שבה המשתתפים התבקשו לקבוע אם צליל נוכחי זהה לזה ששמעו שני פריטים קודם לכן, או שהכיל את האות 'K'; ומשימה רגשית, שבה התבקשו המשתתפים לזהות את מינו של קול שבוטא בטון ניטרלי או בטון כועס. כל משימה הושלמה בזמן שהיחידים הוכנסו לחלופין בחושך, או נחשפו לפרקי זמן קצרים של אור בארבע רמות תאורה. הצוות השתמש בטכניקה הנקראת 7 Tesla functional resonance imaging, בעלת רזולוציה ויחס אות לרעש גבוהים יותר בהשוואה ל-3 Tesla MRI סטנדרטי, כדי להעריך את ההשפעה של רמות האור השונות על פעילות ההיפותלמוס במהלך המשימות. .

הם מצאו שבמהלך שתי המשימות, רמות גבוהות יותר של אור גררו עלייה בפעילות מעל ההיפותלמוס האחורי. לעומת זאת, ההיפותלמוס התחתון והקדמי עקבו אחר דפוס הפוך לכאורה, והפגין ירידה בפעילות ברמות גבוהות יותר של אור.

לאחר מכן, הצוות ביקש לקבוע האם שינויים אלו בפעילות ההיפותלמוס האזורית קשורים לשינוי בביצועים קוגניטיביים. הם התמקדו בהערכת הביצועים של המשתתפים במהלך המשימה הביצועית, מכיוון שהדבר דרש רמה גבוהה יותר של קוגניציה לפתרון. הניתוח שלהם גילה שרמות גבוהות יותר של אור אכן הובילו לביצועים טובים יותר במשימה, מה שמעיד על עלייה בביצועים הקוגניטיביים. חשוב לציין שהעלייה בביצועים הקוגניטיביים תחת עוצמת הארה גבוהה יותר נמצאה בקורלציה שלילית משמעותית עם הפעילות של ההיפותלמוס האחורי. זה הופך את זה לא סביר שפעילות ההיפותלמוס האחורי מתווך ישירות את ההשפעה החיובית של האור על ביצועים קוגניטיביים, ואולי מרמז על מעורבות של אזורי מוח אחרים, הדורשים מחקר נוסף.

מאידך, הפעילות של ההיפותלמוס האחורי נמצאה קשורה לתגובה התנהגותית מוגברת למשימה הרגשית. זה מצביע על כך שהקשר בין ביצועים קוגניטיביים לפעילות של ההיפותלמוס האחורי עשוי להיות תלוי הקשר – במשימות מסוימות, ניתן לגייס גרעיני היפותלמוס מסוימים או אוכלוסיות עצביות כדי להגביר את הביצועים, אך לא באחרות.

כיווני מחקר עתידי ומסקנות

המחברים קוראים לעבודה עתידית בתחום זה כדי להעריך את השפעת האור על מבנים אחרים, או רשתות שלמות של המוח כדי לקבוע כיצד רמות האור משתנות משנות את הדיבור והאינטראקציות שלהם עם קליפת המוח כדי לחולל שינויים התנהגותיים.

"חשוב לענות על השאלות שנותרו מהמחקר שלנו, מכיוון שהפעולה על אור עומדת כאמצעי מבטיח קל ליישום אמצעי להפחתת עייפות לאורך היום, שיפור פגמים קוגניטיביים ומאפשרת שנת לילה רגועה עם מינימום עלות ותופעות לוואי", אומר קמפבל.

"התוצאות שלנו מוכיחות שההיפותלמוס האנושי אינו מגיב באופן אחיד לרמות משתנות של אור בזמן שהוא עוסק באתגר קוגניטיבי", אומר הסופר הבכיר, ז'יל ונדוואל, מנהל שותף של ה-GIGA-CRC Human Imaging, אוניברסיטת ליאז'. "רמות גבוהות יותר של אור נמצאו קשורות לביצועים קוגניטיביים גבוהים יותר, והתוצאות שלנו מצביעות על כך שהשפעה מעוררת זו מתווכת, בין השאר, על ידי ההיפותלמוס האחורי. אזור זה עשוי לעבוד במשותף עם הירידה בפעילות של ההיפותלמוס הקדמי והתחתון, יחד עם מבני מוח אחרים שאינם ההיפותלמוס המווסתים את הערנות."

"תאורה ממוקדת לשימוש טיפולי היא סיכוי מרגש. עם זאת, זה ידרוש הבנה מקיפה יותר של האופן שבו האור משפיע על המוח, במיוחד ברמה התת-קורטיקלית. הממצאים שלנו מייצגים צעד חשוב לקראת מטרה זו, ברמת ההיפותלמוס", מציין קמפבל.