Los seres humanos detectan cambios en la iluminación ambiental y estos cambios influyen en una amplia gama de funciones, incluidos los ritmos circadianos, los reflejos visuales, el estado de ánimo y el probable procesamiento cognitivo. Sin embargo, no está claro cómo las señales de intensidad de luz llegan y se procesan en las estructuras cerebrales involucradas en los estados de ánimo y su disfunción. 

En un nuevo estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Science, científicos de la Universidad de Brown utilizó técnicas de Resonancia Magnética Funcional para desvelar cómo llega al cerebro las señales de intensidad luminosa y cómo procesan esas señales las estructuras cerebrales implicadas en el estado de ánimo. 

Descubrieron que algunas regiones de la corteza cerebral implicadas en el procesamiento cognitivo y el estado de ánimo muestran sensibilidad a la intensidad de la luz. Estos hallazgos tienen importantes implicaciones para conseguir una mejor comprensión de los problemas relacionados con el estado de ánimo, como el trastorno afectivo estacional y los trastornos depresivos mayores, así como para la forma de tratarlos.

“La identificación de esta vía y la comprensión de cómo funciona podría promover directamente el desarrollo de enfoques para tratar la depresión, ya sea mediante manipulaciones farmacológicas o estimulación cerebral no invasiva en nodos seleccionados de la vía o con terapia de luz brillante dirigida”, explica el autor principal del estudio, Jerome Sanes, profesor de neurociencia de Brown.

Una vía neuronal para regular el estado de ánimo a través de la luz

Los resultados se basan en investigaciones anteriores realizadas por David Berson, coautor del estudio y profesor de neurociencia de Brown, que en 2002 descubrió unas células especiales que detectan la luz en el ojo, las células ganglionares de la retina intrínsecamente fotosensibles (ipRGC). A diferencia de los bastones y los conos, estas células no participan en lo que se conoce como “visión de objetos” o “visión de formas” sino que funcionan principalmente para percibir la intensidad de la luz. 

Investigaciones anteriores, algunas de ellas realizadas por Berson, descubrieron que algunos animales tienen una vía neural reguladora del estado de ánimo que vincula estas células retinianas fotosensibles con zonas de la corteza prefrontal implicadas en los trastornos del estado de ánimo. El nuevo estudio se diseñó para determinar si existía una vía similar en los seres humanos y si podían encontrar pruebas de que la vía tenía una similitud funcional con las células ganglionares de la retina sensibles a la luz.

Para determinar si una vía de codificación de la intensidad de la luz modula el córtex prefrontal humano, los investigadores utilizaron la Resonancia Magnética Funcional para explorar los patrones de activación de todo el cerebro en 20 adultos sanos.

En un experimento relativamente sencillo, los participantes se sometieron a cuatro niveles diferentes de intensidad de luz a través de unas gafas que difundían la luz y eliminaban las formas visuales, los colores y otros objetos del entorno. Las intensidades de luz iban de oscuras a brillantes, durante 30 segundos cada una. Para mantenerlos alerta, realizaban simultáneamente una tarea auditiva en la que debían indicar la diferencia entre dos tonos.

Al evaluar las imágenes de las resonancias tomadas durante el ejercicio, los investigadores identificaron 26 regiones del cerebro humano en las que la actividad disminuía o aumentaba en función de la intensidad de la luz. Esta «activación relacionada con la luxotonía» se produjo en toda la corteza cerebral, en diversas estructuras subcorticales y en el cerebelo, abarcando regiones con funciones relacionadas con la formación de imágenes visuales, el control motor, la cognición y la emoción.

Descubrieron que la luz suprime la actividad en el córtex prefrontal en proporción a la intensidad de la luz. Las respuestas evocadas por la luz en la corteza prefrontal y su alteración por la exposición previa a la luz se asemejaban a las respuestas de las células ganglionares de la retina intrínsecamente fotosensibles.

“Los resultados de nuestro estudio ofrecen un vínculo funcional entre la exposición a la luz y las respuestas cognitivas y afectivas mediadas por el córtex prefrontal”, señala Sanes. 

Es decir, lograron demostrar que las regiones prefrontales del cerebro humano tienen señales sensibles a la luz, y que estas señales son similares a las células ganglionares de la retina intrínsecamente fotosensibles, lo que en conjunto, podría explicar los efectos de la intensidad de la luz en comportamientos emocionales y cognitivos complejos.

La siguiente pregunta lógica, según Sanes, es cómo afecta la luz a estas mismas vías y regiones cerebrales en personas con trastornos del estado de ánimo, como el trastorno afectivo estacional o los trastornos depresivos graves. “¿Cómo se compara con un grupo de control de personas sanas no diagnosticadas con estos trastornos? ¿Activa la luz las mismas regiones, y si es así, son estas regiones más o menos sensibles a la activación de la luz? ¿Cuál es la magnitud de la diferencia en el efecto?. Esta es un área de investigación en curso, y las respuestas podrían informar el desarrollo de tratamientos terapéuticos para los trastornos del estado de ánimo”, concluye Sanes. 

La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de la Salud, un premio del Instituto de Investigación Alcon, la División de Biología y Medicina de la Universidad de Brown, el Instituto Nacional de Psicobiología de Israel y una beca posdoctoral Banting de Canadá.

Imagen de portada: Freepik. Resto: Unsplash