L'étude a révélé que l'exposition à la lumière est associée à des capacités cognitives plus pointues.

La recherche suggère qu’une exposition accrue à la lumière peut stimuler l’activité d’une partie du cerveau appelée hypothalamus et améliorer les performances cognitives.

De nouvelles recherches suggèrent qu'une plus grande exposition à la lumière peut améliorer la vigilance et les performances cognitives, en influençant l'activité dans les zones du cerveau appelées hypothalamus.

L'étude a été publiée dans la revue eLife, décrit par les éditeurs comme étant d'une importance fondamentale et représentant une avancée majeure dans notre compréhension de la manière dont les différents niveaux de lumière affectent le comportement humain. La force des preuves a été saluée comme étant convaincante, soutenant les analyses des auteurs sur l'interaction complexe entre l'exposition à la lumière, l'activité hypothalamique et la fonction cognitive.

À mesure que des recherches supplémentaires seront menées, les résultats pourraient être utilisés pour guider différents traitements de luminothérapie afin d'augmenter la qualité du sommeil et l'état émotionnel d'un individu, l'aidant ainsi à se sentir plus alerte et à mieux effectuer ses tâches tout au long de la journée.

Les effets biologiques de l’exposition à la lumière ont été bien documentés ces dernières années. Il a été démontré qu’un éclairage intense stimule la vigilance et les performances cognitives. Ces effets dépendent principalement d’une sous-classe de cellules photosensibles de la rétine, appelées ipRCG. Ces cellules se projettent vers plusieurs zones du cerveau, mais les projections se trouvent de manière plus dense dans l'hypothalamus, qui est généralement associé à la régulation des rythmes circadiens, du sommeil, de l'éveil et des fonctions cognitives. Cependant, ces connaissances sur les circuits cérébraux qui sous-tendent les effets biologiques de la lumière proviennent presque entièrement d’études réalisées sur des animaux.

Détails et résultats de l'étude

« Transmettre aux humains les résultats de l'exposition à la lumière sur le cerveau dans des modèles animaux est un processus difficile, car la maturation retardée du cortex cérébral chez l'homme permet un traitement cognitif beaucoup plus complexe », explique l'auteur principal Islay Campbell, ancien doctorant à GIGA. – CRC Human Imaging – Actuellement titulaire d'un doctorat – Université de Liège, Belgique. « En particulier, la question de savoir si les noyaux hypothalamiques contribuent à l'effet stimulant de la lumière sur la perception n'a pas été établie. »

Pour mieux comprendre l'effet de la lumière sur la cognition humaine, Campbell et ses collègues ont recruté 26 jeunes hommes en bonne santé pour participer à leur étude. Ils ont demandé à chaque participant d'effectuer deux tâches cognitives auditives ; Une tâche exécutive modifiée à partir de la « tâche n-back » dans laquelle les participants devaient déterminer si le son actuel était identique au son qu'ils avaient entendu deux éléments précédemment, ou contenait la lettre « K » ; et une tâche émotionnelle, dans laquelle les participants devaient identifier le sexe d'un son prononcé sur un ton neutre ou sur un ton colérique. Chaque tâche a été réalisée alors que les sujets étaient placés dans l'obscurité ou exposés à de courtes périodes de lumière à quatre niveaux d'éclairage. L’équipe a utilisé une technique appelée IRM fonctionnelle 7 Tesla, qui a une résolution et un rapport signal/bruit plus élevés que l’IRM 3 Tesla standard, pour évaluer l’effet de différents niveaux de lumière sur l’activité hypothalamique pendant les tâches. .

Ils ont constaté qu’au cours des deux tâches, des niveaux de lumière plus élevés entraînaient une activité accrue dans l’hypothalamus postérieur. En revanche, les hypothalamus inférieur et antérieur ont suivi un schéma apparemment opposé, montrant une activité réduite sous des niveaux de lumière plus élevés.

Ensuite, l’équipe a cherché à déterminer si ces changements dans l’activité hypothalamique étaient associés à des changements dans les performances cognitives. Ils se sont concentrés sur l'évaluation des performances des participants au cours de la tâche exécutive, car sa solution nécessite un niveau cognitif plus élevé. Leur analyse a révélé que des niveaux de lumière plus élevés entraînaient en réalité de meilleures performances dans la tâche, indiquant une augmentation des performances cognitives. Il est important de noter que l’augmentation des performances cognitives sous un éclairage intense s’est avérée significativement négativement associée à l’activité hypothalamique postérieure. Cela rend peu probable que l’activité hypothalamique postérieure soit directement médiatrice de l’effet positif de la lumière sur les performances cognitives, et peut indiquer que d’autres régions du cerveau sont impliquées, nécessitant des recherches plus approfondies.

D’autre part, l’activité de l’hypothalamus postérieur s’est avérée associée à une réponse comportementale accrue à la tâche émotionnelle. Cela suggère que l'association entre les performances cognitives et l'activité hypothalamique postérieure peut dépendre du contexte : dans certaines tâches, certains noyaux hypothalamiques ou populations neuronales peuvent être recrutés pour augmenter les performances, mais pas dans d'autres.

Orientations et conclusions futures de la recherche

Les auteurs appellent à des travaux futurs dans ce domaine pour évaluer l'effet de la lumière sur d'autres structures, ou sur des réseaux cérébraux entiers, afin de déterminer comment les niveaux de lumière changeants modulent la diaphonie et ses interactions avec le cortex pour produire des changements de comportement.

« Il est important de répondre aux questions restantes de notre étude, car les travaux légers représentent une méthode prometteuse et facile à mettre en œuvre pour réduire la fatigue quotidienne, améliorer les déficits cognitifs et permettre une nuit de sommeil réparatrice avec un coût et des effets secondaires minimes », a-t-il déclaré. dit. Campbell.

« Nos résultats montrent que l'hypothalamus humain ne répond pas uniformément aux différents niveaux de lumière lorsqu'il est engagé dans un défi cognitif », explique l'auteur principal, Gilles Vandewalle, co-directeur du GIGA-CRC Human Imaging, Université de Liège. « Des niveaux de lumière plus élevés se sont avérés associés à des performances cognitives plus élevées, et nos résultats suggèrent que cet effet stimulant est médié, en partie, par l'hypothalamus postérieur. Cette région est susceptible de fonctionner conjointement avec une diminution de l'activité hypothalamique antérieure et inférieure. ainsi que les structures cérébrales autres que l'hypothalamus régulent l'éveil.

« L'éclairage ciblé à des fins thérapeutiques constitue une opportunité passionnante. Cependant, il nécessitera une compréhension plus complète de la manière dont la lumière affecte le cerveau, en particulier au niveau sous-cortical. Nos résultats représentent une étape importante vers cet objectif, au niveau de l'hypothalamus. »

Référence : « Réponse régionale aux signaux lumineux via l'hypothalamus humain » par Islay Campbell, Roya Sharifpour, José Fermin Balda Aizpurua, Elise Beckers, Elenia Paparella, Alexander Berger, Ekaterina Koshmanova, Nasrin Mortazavi, John Reed, Mikhail Zubkov et Puneet Talwar, et Fabien Collet, Sia Sharif, Christophe Philips, Laurent Lamalle et Gilles Vandewalle, le 23 avril 2024, eLife.
est ce que je: 10.7554/eLife.96576.1