Signification Les humains perçoivent des changements dans l’éclairage ambiant, des propriétés luxotoniques , sans rapport avec la vision des formes, et ces changements influencent un large éventail de fonctions, notamment les rythmes circadiens , les réflexes visuels, l’humeur et le traitement cognitif probable. Alors que les voies d’imagerie dans le cerveau des primates détectent des changements infimes d’éclairage, on ne sait pas clairement comment les signaux d’intensité lumineuse atteignent et sont traités dans les structures cérébrales impliquées dans les états d’humeur de base et leur réponse. dysfonctionnement, voies qui proviennent probablement de cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles . Nous montrons ici que les régions préfrontales du cerveau humain émettent des signaux luxotoniques . Ces signaux ont des propriétés similaires à celles des cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles et peuvent être à l’origine des effets de l’intensité lumineuse sur des comportements complexes. Résumé Des études expérimentales sur des animaux ont révélé une voie neuronale régulatrice de l’humeur reliant les cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles (ipRGC) et le cortex préfrontal (PFC), impliquées dans la physiopathologie des troubles de l’humeur. Étant donné que les humains possèdent également des ipRGC qui codent l’intensité lumineuse , nous nous sommes demandés si une voie similaire existait chez les humains. Ici, l’IRMf a été utilisée pour identifier les régions du PFC et d’autres zones présentant des signaux dépendants de l’intensité lumineuse. Nous rapportons 26 régions du cerveau humain dont l’activation diminue ou augmente de manière monotone avec l’intensité lumineuse. L’activation liée aux luxotoniques s’est produite dans le cortex cérébral, diverses structures sous-corticales et le cervelet, qui englobe des régions ayant des fonctions liées à la formation d’images visuelles, au contrôle moteur, à la cognition et à l’émotion. La lumière supprime l’activation du PFC, qui diminue de façon monotone avec l’augmentation de l’intensité lumineuse. L’évolution prolongée des réponses PFC évoquées par la lumière et leur susceptibilité à une exposition antérieure à la lumière ressemblaient à celles des ipRGC. Ces résultats offrent un lien fonctionnel entre l’exposition à la lumière et les phénomènes cognitifs et affectifs médiés par les PFC. |
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Des chercheurs découvrent une voie cérébrale qui aide à expliquer l’effet de la lumière sur l’humeur
Des changements de lumière du jour au fil des saisons aux options d’éclairage artificiel sur les lieux de travail, il est clair que la quantité et la qualité de la lumière qu’une personne rencontre peuvent affecter considérablement son humeur. Aujourd’hui, les scientifiques de l’Université Brown pensent savoir pourquoi.
Dans une nouvelle étude publiée dans les Actes de la National Academy of Science , l’équipe de recherche a utilisé l’IRM fonctionnelle pour révéler comment les signaux d’intensité lumineuse atteignent le cerveau et comment les structures cérébrales impliquées dans l’humeur traitent ces signaux. L’étude a montré que certaines régions du cortex cérébral impliquées dans le traitement cognitif et l’humeur sont sensibles à l’intensité lumineuse.
Cette découverte a des implications sur la compréhension des problèmes d’humeur tels que les troubles affectifs saisonniers et les troubles dépressifs majeurs , ainsi que sur la manière de les traiter, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Jerome Sanes, professeur de neurosciences Brown affilié au Carney Institute for Brain Science University. .
"Identifier cette voie et comprendre sa fonction pourrait directement promouvoir le développement d’approches pour traiter la dépression, que ce soit par des manipulations pharmacologiques ou une stimulation cérébrale non invasive à certains nœuds de la voie ou par une thérapie par la lumière vive ciblée", a déclaré Sanes.
Les résultats s’appuient sur des recherches antérieures menées par le co-auteur de l’étude David Berson, professeur de neurosciences à Brown, qui a découvert en 2002 des cellules spéciales sensibles à la lumière dans l’œil. Contrairement aux bâtonnets et aux cônes, ces "cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles" ne sont pas impliquées dans ce que l’on appelle la "vision des objets" ou la "vision des formes ", a déclaré Sanes, mais fonctionnent plutôt pour détecter l’intensité. de la lumière .
Des recherches antérieures, dont certaines menées par Berson, ont révélé que certains animaux possèdent une voie neuronale régulatrice de l’humeur qui relie ces cellules rétiniennes photosensibles aux zones du cortex préfrontal impliquées dans les troubles de l’humeur. Sanes a déclaré que la nouvelle étude visait à déterminer si une voie similaire existait chez l’homme et s’ils pouvaient trouver des preuves que cette voie présentait une similitude fonctionnelle avec les cellules ganglionnaires rétiniennes sensibles à la lumière.
Pour déterminer si une voie de codage de l’intensité lumineuse module le cortex préfrontal humain, les chercheurs ont utilisé l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle pour explorer les modèles d’activation du cerveau entier chez 20 adultes en bonne santé .
Dans une expérience relativement simple, selon Sanes, les participants ont observé quatre niveaux différents d’intensité lumineuse à travers des lunettes qui diffusaient la lumière et éliminaient les formes visuelles, les couleurs et autres objets de l’environnement. Les participants ont vu des intensités lumineuses allant du sombre au clair, pendant 30 secondes chacun. Pour les garder alertes, ils effectuaient simultanément une tâche auditive qui leur demandait de souligner la différence entre deux tonalités.
En évaluant les images IRMf prises pendant l’exercice, les chercheurs ont identifié 26 régions du cerveau humain où l’activité diminuait ou augmentait en fonction de l’intensité lumineuse. Cette « activation liée au luxotonique » s’est produite dans le cortex cérébral, diverses structures sous-corticales et le cervelet, qui englobe des régions ayant des fonctions liées à la formation d’images visuelles, au contrôle moteur, à la cognition et à l’émotion.
Ils ont découvert que la lumière supprimait l’activité du cortex préfrontal proportionnellement à l’intensité de la lumière. Les réponses évoquées par la lumière dans le cortex préfrontal et leur altération par une exposition antérieure à la lumière ressemblaient aux réponses des cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles.
Il est bien connu que les changements dans l’éclairage ambiant qui n’ont pas nécessairement quelque chose à voir avec la forme ou la vision de l’objet influencent plusieurs fonctions de base, telles que les rythmes circadiens, les réflexes visuels, l’humeur et le processus cognitif probable, a déclaré Sanes. Cependant, il n’était pas clair comment ces signaux d’intensité lumineuse atteignaient les zones concernées du cerveau humain.
Dans cette étude, les chercheurs ont montré que les régions préfrontales du cerveau humain émettent des signaux sensibles à la lumière et que ces signaux sont similaires aux cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles qui, ensemble, selon Sanes, peuvent expliquer les effets de l’intensité lumineuse sur des émotions émotionnelles complexes. et les comportements cognitifs.
"Les résultats de notre étude offrent un lien fonctionnel entre l’exposition à la lumière et les réponses cognitives et affectives médiées par le cortex préfrontal", a déclaré Sanes.
Une prochaine question logique, a déclaré Sanes, concerne la façon dont la lumière affecte ces mêmes voies et régions du cerveau chez les personnes souffrant de troubles de l’humeur tels que le trouble affectif saisonnier ou les troubles dépressifs majeurs.
"Comment cela se compare-t-il à un groupe témoin de personnes en bonne santé qui n’ont pas reçu de diagnostic avec ces troubles ?" elle a demandé. « La lumière active-t-elle les mêmes régions et, si oui, ces régions sont-elles plus ou moins sensibles à l’activation lumineuse ? Quelle est l’ampleur de la différence d’effet ? Il s’agit d’un domaine de recherche en cours », a-t-elle déclaré, ajoutant que les réponses pourraient éclairer le développement de traitements thérapeutiques pour les troubles de l’humeur.
Michael Worden du département de neurosciences de Brown et du Carney Institute for Brain Science a également contribué à cette recherche, tout comme des chercheurs de l’Université hébraïque de Jérusalem.
La recherche a été financée par les National Institutes of Health (R01EY12793, P20GM103645, S10OD025181), un prix de l’Alcon Research Institute, la Division de biologie et de médecine de l’Université Brown, l’Institut national israélien de psychobiologie et une bourse postdoctorale Banting du Canada.
