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Come influisce la luce sulle prestazioni del cervello? (24/04/2014)

La luce influenza il rendimento del nostro cervello e lo fa anche a distanza nel tempo.
Ricercatori dell'Inserm Unit 846 “Stem Cells and Brain” e del Cyclotron Research Centre alla University of Liege (Belgium) hanno dimostrato che l'esposizione alla luce, anche con molte ore di anticipo, influisce sul rendimento e sull'efficienza del nostro cervello.
I ricercatori hanno provato che questo effetto dilazionato nel tempo è dovuto ad una sorta di memoria della luce. I risultati di questo lavoro sono pubblicati su PNAS.

E' noto da tempo che la luce produce effetti importanti sul nostro cervello e sulla sensazione di benessere. La luce non è necessaria solo per vedere, ma svolge molte altre funzioni non visive, come la sincronizzazione del ciclo veglia/sonno o il fondamentale supporto alla sintesi della vitamina D, necessaria per metabolizzare il calcio per la produzione delle ossa.

La luce è un energico stimolante dell'attività e della conoscenza ed è utilizzato normalmente per contrastare l'effetto della sonnolenza, la tristezza invernale e la depressione.
I meccanismi che sottostanno a questi processi sono tutt'ora piuttosto poco conosciuti.

Tuttavia negli ultimi dieci anni i ricercatori hanno scoperto, negli occhi, un nuovo tipo di fotorecettori chiamati melanopsina, una proteina prodotta all'interno della retina dell'occhio che funziona da sensore dei cambiamenti della luce trasmettendo i segnali all'encefalo, funziona come un esposimetro in una fotocamera e fa molto di più che regolare il nostro orologio biologico: l'informazione che arriva sull'intensità della luce viene utilizzata per regolare anche l'apertura della pupilla, la sintesi della melatonina e l'attività fisica.
La ricerca sugli animali ha mostrato che se manca questo fotorecettore le funzioni non visive vengono sconvolte, l'orologio biologico perde la sua regolazione ed il corpo non segue più il ciclo veglia/sonno nelle 24 ore.

Il fotopigmento melanopsina è inusuale per molti aspetti e si differenzia dai nostri coni e bastoncelli mostrando proprietà tipiche degli invertebrati, con una particolare sensibilità nei confronti della luce blu.
Negli esseri umani non è stato possibile applicare i normali metodi di manipolazione genetica usati per gli animali, per cui non è stato possibile definire il ruolo della melanopsina nei processi cognitivi e di allerta.

Tuttavia i ricercatori del Centre de Recherche du Cyclotron de l’Université de Liège (Belgique) e del Département de Chronobiologie de l’Institut Cellules Souches et Cerveau de l’Inserm hanno dimostrato il coinvolgimento della melanopsina nell'impatto della luce sul cervello.


1. Thalamus; 2. Dorsolateral prefrontal cortex; 3. Ventrolateral prefrontal cortex.© Inserm/ Howard Cooper

Grazie alla risonanza magnetica (fMRI) i ricercatori hanno mostrato che l'effetto della luce sulle aree cerebrali deputate allo svolgimento di compiti legati alla conoscenza dipende dallo specifico colore della luce.

L'esposizione un'ora prima ad una luce arancione ha stimolato l'impatto successivo della luce test, mentre l'esposizione alla luce blu ha avuto l'effetto opposto.

Le aree mostrate sono importanti per la regolazione dello stato di allerta e dei processi cognitivi complessi.

Il fenomeno degli effetti posticipati rispetto all'esposizione ad una luce tipici della melanopsina, così come alcuni fotopigmenti degli invertebrati e delle piante era già noto come memoria fotica.
Questo vuol dire che negli esseri umani c'è una traccia di parti della struttura degli invertebrati e delle piante che potrebbe spiegare ciò che i cronobiologi hanno descritto come effetti storici di luci precedenti, una forma di adattamento di lungo periodo a precedenti condizioni di luce.
Probabilmente la comprensione dell'influenza della luce sul nostro organismo e sulla nostra salute è solo all'inizio, ma ha insite molte implicazioni di tipo sociale ed economico.

Vedi anche
Pagine sulla luce...

Per saperne di più
Institut national de la santé et de la recherche médicale INSERM

Marco Dal Negro

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