La profesora de bioingeniería Hanli Liu, de la Universidad de Texas en Arlington, está inmersa en una investigación que pretende mejorar la memoria y función cognitiva de los astronautas durante las misiones espaciales dirigiendo la luz hacia sus cerebros. El objetivo es desarrollar una tecnología basada en la luz para aumentar la energía disponible para las células cerebrales y mejorar el rendimiento de los astronautas.

Liu lleva investigando diversas forma de suminitrar luz infrarroja cercana al cerebro mediante la utilización de láseres que le permita detectar lesiones cerebrales traumáticas y síntomas de trastorno de estrés postraumático. Su trabajo se ha ampliado recientemente para investigar el principio neurofisiológico de la administración no invasiva de luz láser en el infrarrojo cercano para mejorar la cognición humana. Esta investigación ha llevado a una comprensión de cómo la luz puede estimular las mitocondrias, que son las “centros de alimentación” dentro de las células, para crear más oxígeno en el cerebro que permitar aumentar el metabolismo cerebral y mitigar la pérdida de memoria.

Un nuevo paso en su investigación es investigar cómo la iluminación  LED puede reemplazar a los láseres como método para el suministro de luz infrarroja cercana. Es decir, encontrar l rango de longitud de onda y la duración necesarios para producir los efectos deseados. En general, los láseres son pesados ​​y voluminosos y ocuparían demasiado espacio en los cuartos reducidos de una nave espacial o estación espacial. Los LED son más ligeros y más pequeños y se pueden unir a una diadema o dispositivo similar para guardarlos más fácilmente. Además, la luz emitida por LED es más segura para los ojos humanos que la luz de los láseres.

La iluminación LED en el rango del rojo e infrarrojo cercano ya se está utilizando para aliviar el dolor y tratar el acné, aunque pocos investigadores han investigado rigurosamente su factibilidad y limitación para estimular el metabolismo cerebral.

«Los investigadores tienen evidencia de que la memoria puede mejorarse inmediatamente después de iluminar áreas específicas del cerebro humano durante ocho a 10 minutos. Estamos tratando de demostrar que si podemos aumentar la potencia de los LED dentro de niveles seguros, podemos hacer que la luz LED llegue a la corteza, como un láser, pero más segura, más pequeña, más fácil y portátil de usar», explica Liu.

La reciente investigación y desarrollos basado en la tecnología de Liu se relaciona con estimulaciones cerebrales infrarrojas no invasivas (TIBS – transcranial infrared brain stimulations). En 2016, dirigió un equipo que publicó una innovadora investigación en Nature’s Scientific Reports donde explicaba el principio de subyacente de TIBS, seguido de otro artículo de impacto en el Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. Esta publicación ha proporcionado la primera demostración de que TIBS puede mejorar significativamente la actividad metabólica, el flujo sanguíneo y la oxigenación de la sangre en el cerebro humano.