En la intersección entre la neurociencia y las últimas tecnologías médicas de visualización, investigadores del Instituto GIGA de la Universidad de Lieja han arrojado luz sobre cómo la iluminación afecta nuestra cognición. Gracias al uso de tecnología de resonancia magnética de ultra-campo ‘7 Tesla’, han logrado obtener imágenes cerebrales con una resolución sin precedente, permitiendo identificar con precisión las regiones cerebrales activadas por estímulos lumínicos no visuales.
La contribución más significativa de este estudio es el descubrimiento del papel crucial del tálamo, una región subcortical previamente conocida por su implicación en la visión, pero cuya función en la cognición no se había establecido con certeza. Los resultados, publicados recientemente en Communications Biology, han demostrado que el tálamo no solo recibe información visual, sino que también actúa como un relevador de información lumínica no visual hacia el córtex parietal, una zona encargada de controlar los niveles de atención.
Cómo la luz estimula nuestra cognición
La luz, y en concreto la exposición a la luz de onda azul, es conocida por su capacidad de mantenernos despiertos, actuando como un estimulante cognitivo similar al de una taza de café. No obstante, su uso excesivo en dispositivos electrónicos durante la noche es igualmente famoso por perturbar nuestro sueño.
Durante el día, sin embargo, la luz adecuada puede ser una aliada inesperada para estudiantes, personal hospitalario y empleados. Es la parte azul de la luz la que es más efectiva para esto, ya que tenemos detectores de luz azul en nuestros ojos que le dicen a nuestro cerebro la calidad y cantidad de luz a nuestro alrededor.
Sin embargo, las regiones cerebrales responsables de este impacto estimulante de la luz, también conocido como efectos ‘no visuales de la luz’, no se conocen bien. “Son pequeñas y se encuentran en la parte subcortical del cerebro”, explica Ilenia Paparella, estudiante de doctorado en el laboratorio GIGA CRC IVI y primera autora del artículo publicado en Communications Biology.
Visualizando los efectos no visuales de la luz
El equipo de investigadores del GIGA-CRC-IVI pudo aprovechar la alta resolución de la resonancia magnética de 7 Tesla para mostrar que el tálamo, una región subcortical ubicada justo debajo del cuerpo calloso (que conecta nuestros dos hemisferios), desempeña un papel en la transmisión de información de luz no visual a la corteza parietal en un área conocida por controlar los niveles de atención.
“Sabíamos de su importante papel en la visión, pero aún no se conocía con certeza su función en los aspectos no visuales. Con este estudio, hemos demostrado que el tálamo estimula las regiones parietales y no al revés, como podríamos haber pensado”, detalla Paparella.
En concreto, se utilizó un escáner de resonancia magnética para registrar la actividad cerebral de 19 participantes jóvenes sanos mientras completaban una tarea de atención puramente auditiva. Los participantes fueron mantenidos alternativamente en la oscuridad o expuestos a bloques de 30s de luz activa, policromática enriquecida en azul, o luz monocromática naranja de control, que, de manera importante, difieren en términos de su estimulación prevista de ipRGCs (90 vs. 0,16 melanopic equivalente iluminancia diurna -mel EDI- lux).
Los investigadores analizaron cómo la información lumínica modulaba la conectividad efectiva desde el tálamo dorso-posterior al surco intraparietal (IPS), un área cortical clave para el control atencional, durante la tarea auditiva. Sólo se observó que la luz activa reforzaba la conectividad entre el tálamo y el IPS en comparación con la oscuridad y la condición de luz de control. Además se observó, en un subconjunto de participantes, que el impacto de la luz enriquecida con azul sobre la conectividad efectiva estaba correlacionado con los cambios en el tamaño de la pupila, lo que constituye otra lectura del impacto no visual de la luz sobre la fisiología.
En conjunto, los resultados obtenidos en la investigación aportan una nueva demostración empírica de cómo la luz afecta a los procesos cognitivos no visuales en curso al menos a través de la modulación del flujo de información tálamo-cortical en el cerebro.
Estos hallazgos pueden tener implicaciones prácticas muy importantes, para el futuro diseño de sistemas de iluminación artificial. Imaginemos entornos laborales y educativos diseñados con sistemas de iluminación que se ajustan para promover la concentración durante las horas de mayor actividad y luego transicionan a un espectro que favorece la relajación y prepara para el descanso. En el ámbito de la salud, podríamos ver cómo la iluminación en hospitales se adapta realmente para mejorar la recuperación de los pacientes y el rendimiento del personal médico.
En definitiva, los resultados de este nuevo estudio, son un claro ejemplo del camino que todavía nos queda por delante para comprender en todo su extensión como la iluminación es capaz de modelar nuestra percepción y funciones cerebrales, y cómo podemos aprovechar esta conocimiento para optimizar nuestro entorno lumínico y así beneficiar nuestra productividad y calidad de vida.
Puede acceder al paper de la investigación a través del siguiente enlace:
https://www.nature.com/articles/s42003-023-05337-5
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