Let the sun shine in! (to your retinal ganglion cells)

Escrito por y verificado por el Equipo de investigación de comprar-ed.eu. Última actualización el 15 de abril de 2017.

La exposición a la luz azul aumenta la activación funcional posterior de la corteza prefrontal durante la ejecución de una tarea de memoria de trabajo

La luz permite nosotros para ver y tiene un gran impacto en una serie de funciones fisiológicas, incluida la regulación de nuestro reloj biológico interno, hormonas como la melatonina, cambios en la temperatura corporal e incluso cambios en estado de alerta Para que la luz tenga estos efectos, primero debe viajar a través de las células ganglionares de la retina (RGC), que son las neuronas de salida "& rdquo; de la retina Para la visión normal, la luz es detectada por las células fotorreceptoras retinianas (varillas y conos), luego la señal pasa a RGCs. Para ritmos circadianos, blue-wavelength es detectado directamente por RGCs y va directamente al núcleo supraquiasmático (SCN). Por lo tanto, la información para la visión y el mantenimiento de los ritmos circadianos pasa a través de los RGC en algún momento, pero para este último, la luz es recibida directamente por los RGC.

El espectro de luz visible se puede distinguir de acuerdo con su longitud de onda, con la luz violeta en el extremo corto del espectro visible, y la luz roja en el extremo más largo del espectro. Un subconjunto de RGC es sensible a la luz de longitud de onda corta (que se muestra en la Figura 1, la luz azul de longitud de onda corta es de alrededor de 480 nm), que es particularmente relevante para nuestro reloj interno del cuerpo. Es esta luz de longitud de onda corta la que puede reducir los niveles de melatonina de una manera dependiente de la dosis, mientras que la luz de longitud de onda más larga tendrá poco o ningún efecto sobre la secreción de melatonina. La melatonina es una hormona secretada por la glándula pineal por la noche que ayuda a sincronizar los relojes periféricos en el cuerpo con el reloj maestro SCN. La exposición a la luz azul en la noche se ha demostrado para mejorar el tiempo de reacción y aumentar el estado de alerta. Además, la exposición a luz de longitud de onda más corta como azul o verde (pero no las longitudes de onda ámbar y rojo más largas) en la mañana puede hacer que el reloj circadiano avance, ya que evidenciado por la aparición temprana de la producción de melatonina en la noche.

Los efectos de la luz azul en la cognición han comenzado a explorarse en los últimos años. Un estudio interesante || 169 conducted in an office building found that workers who were exposed to blue-enriched white light for four weeks reported increases in subjective alertness, performance, positive mood, and concentration in comparison to four weeks of white light exposure. Perhaps surprisingly, la luz azul puede funcionar tan bien como la cafeína para un rendimiento sostenido en tareas que requieren funcionamiento psicomotor!

Para aprender cómo la luz afecta el cerebro, imagen de resonancia magnética funcional (fMRI) estudios se han usado para mostrar que la luz azul activa partes particulares del cerebro que puede aumentar los niveles de norepinefrina (una hormona y neurotransmisor que sirve para alertar al cerebro y al cuerpo) e influir en las regiones del cerebro involucradas en el procesamiento cognitivo. Un aspecto de la cognición es memoria de trabajo, que se refiere al almacenamiento temporal y la manipulación de la información necesaria para guiar el aprendizaje, la comprensión y la toma de decisiones. Algunos estudios han analizado los efectos de la exposición a la luz azul durante las pruebas de memoria de trabajo, pero los resultados han sido equívocos . Una revisión recientereview sugirió que puede ser necesaria una exposición a la luz azul de 30 minutos o más para observar los efectos de mejora del rendimiento, por lo que los estudios previos con exposiciones más cortas pueden no haber sido suficientes para observar cambios medibles.

La investigación en esta área es bastante limitada, y aún no se ha investigado por completo si la exposición a la luz azul puede alterar el rendimiento cognitivo después del cese de una dosis única de luz azul diurna. Estudios previos han probado a personas durante, pero no después, la exposición a la luz. Este estudio preguntó si el efecto persiste después de la exposición midiendo el rendimiento de la memoria de trabajo y la activación cerebral asociada después de una exposición previa de 30 minutos de luz continua de longitud de onda azul.

La exposición a la luz tiene un gran impacto en una serie de funciones fisiológicas, incluidos los ciclos hormonales y el rendimiento cognitivo, con diferentes longitudes de onda (colores) que tienen diferentes impactos. El objetivo de este estudio fue medir el rendimiento de la memoria de trabajo después de que los participantes estuvieron expuestos a 30 minutos de luz azul.

¿Quién y qué se estudió?

Treinta y cinco adultos jóvenes sanos (18 -32 años, 18 mujeres, 17 hombres) se sometieron a un período de exposición a la luz controlada, seguido de pruebas cognitivas. A los participantes se les pidió consumir su cantidad normal de cafeína por la mañana antes de ingresar al laboratorio. Luego pasaron por un período de lavado de luz azul de 30 minutos, sentados en una habitación oscura mientras solo estaban expuestos a dos luces ámbar, para reducir los efectos de cualquier exposición a la luz artificial o al aire libre que pudieran haber tenido en la mañana. || | 196

The light treatment consisted of 30 minute exposures to either blue or amber light. The blue light was from the commercially available Philips goLITE BLU device that produces a narrow bandwidth of blue light. The amber lights came from the same manufacturer and fit into the same device. After the exposure period, participants underwent an fMRI scan, and then completed the working memory test approximately 40 minutes after completing the light exposure period.

La prueba N-back se usó para medir la memoria de trabajo. Esta prueba presenta una serie de letras en una pantalla, una a la vez. Se usaron tres condiciones; la condición de control (& ldquo; zero-back & rdquo;) hizo que los participantes identificaran si la letra en la pantalla coincidía o no con una letra predeterminada, presionando sí o no. En el & ldquo; one-back & rdquo; los participantes de condición presionaron un botón para indicar si la letra actual presentada era idéntica a la que se presentó inmediatamente antes, y para el & ldquo; two-back & rdquo; los participantes de la condición indicaron si la letra que se muestra en la pantalla era idéntica a la que presentaban las dos letras anteriormente. Cada condición se probó durante 42 segundos y se presentó en orden aleatorio para un total de nueve bloques (3 & ldquo; cero-back & rdquo ;, 3 & ldquo; one-back & rdquo ;, y 3 & ldquo; two-back & rdquo;).

Treinta y cinco participantes sanos, hombres y mujeres, estuvieron expuestos durante 30 minutos a la luz azul o ámbar, seguidos por la resonancia magnética funcional (fMRI) y una prueba de memoria de trabajo.

¿Cuáles fueron los hallazgos? ? || 205

Participants reported sleeping an average of 6.8 hours on the night before the assessment and consumed an average of 0.93 caffeinated products per day. Eight participants (four in each group) reported having one caffeinated product on the morning of their assessment.

Los principales hallazgos del estudio se muestran en la Figura 2. Los participantes en el grupo de luz azul respondieron más rápido que la luz ámbar grupo durante las pruebas de uno y dos respaldos, mientras que no se observaron diferencias durante la condición de retroceso cero. Para tener en cuenta la compensación entre la velocidad y la precisión, se calculó una medida del rendimiento cognitivo usando tanto el tiempo de reacción como la precisión de las respuestas. Nuevamente, no hubo diferencias durante la condición de espalda cero, pero los participantes en el grupo de luz azul mostraron una mejora significativa en la condición de una vuelta y una mejora marginal en la condición de dos espalda. Los puntajes de precisión fueron similares entre los grupos, lo que significa que los participantes expuestos a la luz azul tuvieron tiempos de respuesta más rápidos sin disminución en la precisión.

Los resultados de la fMRI mostraron que los individuos en el grupo de luz azul tenían una mayor activación cerebral en la corteza prefrontal dorsolateral y ventrolateral, áreas que se sabe que están asociadas con el rendimiento de la memoria de trabajo. El análisis adicional también mostró una correlación negativa entre la activación de la corteza prefrontal ventrolateral y el tiempo de respuesta, lo que significa que una mayor activación cerebral condujo a tiempos de respuesta más rápidos. Además, no había ninguna región del cerebro que se activara más en respuesta a la luz ámbar que a la luz azul.

Después de la exposición a la luz azul o ámbar, los participantes en el grupo de luz azul fueron más rápidos en sus respuestas a una prueba de memoria de trabajo y mostraron una mayor activación cerebral de la corteza prefrontal dorsolateral y ventrolateral.

Qué ¿El estudio realmente nos dice?

Este estudio se suma a la investigación existente mediante la investigación de los efectos de la exposición sostenida (30 minutos) a la luz azul y el rendimiento posterior en pruebas cognitivas al medir las áreas de activación cerebral. Las aplicaciones prácticas de la vida cotidiana de estos datos son algo limitadas debido a la naturaleza del diseño del estudio, pero implican que obtener cierta exposición a la luz del día antes de trabajar en tareas mentalmente exigentes podría ser beneficioso. Los resultados sugieren que estos efectos pueden persistir durante al menos 40 minutos después del cese de la exposición a la luz azul, pero aún no se ha determinado el curso de los efectos a tiempo completo. Esta información podría ser útil al seleccionar la iluminación de la oficina o del hospital, o en cualquier momento en que alguien necesite concentrarse mentalmente cuando se vea obligado a permanecer despierto durante la noche. El dispositivo utilizado en el estudio está disponible comercialmente, y los dispositivos de este tipo podrían ser una adición útil a una configuración de oficina que es deficiente en luz natural.

Este estudio tenía varias limitaciones dignas de mención. Los participantes se mantuvieron en una habitación sin luz azul durante 30 minutos, seguidos por una de las dos condiciones de luz (azul o ámbar) y luego se les realizó una prueba de resonancia magnética funcional y pruebas cognitivas. Esto significa que las personas en el grupo de luz ámbar no estuvieron expuestas a ninguna luz azul durante más de tres horas, una situación que generalmente solo está presente durante el sueño. La mayoría de las personas normalmente tendrían algo de exposición a la luz azul en su viaje al trabajo, así como en su oficina, escuela, etc. Esto significa que durante la vida normal del día a día, la exposición adicional a la luz azul podría tener menos probabilidades de tener cualquier efectos mensurables Además, los experimentos de laboratorio comenzaron a las 7:45 a.m., lo que puede haber sido demasiado temprano para que algunas personas se desempeñen de manera óptima, especialmente sin una exposición a la luz normal antes de las pruebas cognitivas.

Este estudio contribuye a la literatura existente sobre la exposición a la luz y la activación cerebral y muestra los beneficios de la exposición a la luz azul antes de las tareas cognitivamente exigentes. Esta información podría ser útil al elegir la iluminación de la oficina o del hospital, o en cualquier momento en que alguien tenga que concentrarse mentalmente en condiciones de sueño subóptimas.

El panorama general

Este estudio sugiere que la luz la exposición puede afectar la activación cerebral durante las tareas de la memoria operativa, incluso después de que la exposición a la luz haya terminado. En aparente contraste, otros estudios han demostrado que los cambios en la respuesta cerebral debido a la exposición a la luz disminuirían dentro de los 10 minutos de la terminación. Una razón probable para esta discrepancia es que los estudios previos usaron exposiciones a la luz que duraron desde menos de un minuto hasta 20 minutos, mientras que la duración de la exposición a la luz en el estudio actual fue más larga (30 minutos). Se necesitan más investigaciones que utilicen combinaciones variables de exposición a la luz y períodos de espera para determinar cómo persisten los efectos de la luz sobre la activación cerebral y las pruebas de rendimiento cognitivo.

Hallazgos del estudio actual (correlación del rendimiento mejorado en la prueba de memoria de trabajo) con una mayor activación de la corteza prefrontal ventrolateral) también están en línea con la investigaciónresearch que muestra una toma de decisiones más rápida con activación cerebral similar. Otro investigación ha sugerido que cuando la actividad de referencia en partes específicas del tronco encefálico (el locus coeruleus, que es también involucrado en la regulación sueño / vigilia) es mayor, se pueden observar tiempos de respuesta más rápidos porque se necesita una activación más baja para alcanzar un umbral de respuesta. Como se muestra en la Figura 3, la luz azul puede causar una mayor activación en esa parte del cerebro, que luego libera norepinefrina (también conocida como noradrenalina) y puedeaffect working memory funciones.

Se necesita más investigación para determinar los patrones más efectivos de exposición a la luz azul para una cognición óptima sin comprometer el cuerpo y rsquo; scircadian rhythms y patrón de sueño. Además, debido a que los efectos de la luz azul sobre el rendimiento pueden verse afectados tanto por el genotipo como por la hora del día que se está evaluando, investigue sobre individuos mayores (para quienes los efectos de la luz azul en la cognición puede ser reducida) también se necesita.

Los resultados de este estudio están en línea con la investigación previa y muestran que los efectos de la exposición a la luz azul pueden persistir durante al menos 40 minutos después del final de la exposición. Este estudio también confirma la conexión entre la exposición a la luz azul, la activación de la corteza prefrontal y la función de memoria de trabajo mejorada.

Frequently asked questions

Can I use blue lights to compensate for getting too little sleep?

For a day or two maybe, but not chronically. The participants in this study were fully rested, and so it is unknown how the results would differ in a sleep-deprived state. However, there is some evidence that blue light can improve alertness and cognitive performance while driving overnight, and may be useful for extended road trips. That being said, please don’t test your sleepiness limits while driving with the help of blue light. Safety first.

Are some people affected more than others by blue light?

Possibly. The mechanisms of action will be the same, but the degree of brain activation could theoretically be different. This study did not address genetic variations of the participants, but variations in the melanopsin gene and the pupillary light reflex may cause different effects on brain activation by allowing variable amounts of light in. This genetic variation may account for part of why some people need to avoid blue light at night to sleep properly, while others can fall asleep with the lights on.

What should I know?

Exposure to just 30 minutes of blue light can significantly improve working memory performance in non-sleep-deprived people, with the effects persisting for at least 40 minutes after the exposure. When access to blue light is limited, it seems prudent to make an effort to get outside during the daytime prior to doing a task that requires your best mental performance, or use full-spectrum lighting. Further research is needed to establish the best protocols for light exposure, identify any differences between men and women and between younger and older people, and determine if there are specific genotypes that may be more affected.

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