Masa tinggal yang lama di ruangan yang kurang cahaya mengubah struktur otak, mengurangi kemampuan belajar dan merusak daya ingat. Ahli neurofisiologi Universitas Michigan menemukan ini melalui percobaan pada tikus: sekelompok hewan yang menerima sedikit cahaya selama sebulan kehilangan 30% dari kapasitas hippocampus, yang bertanggung jawab untuk mengubah memori jangka pendek menjadi jangka panjang. Nyalakan lampu lebih terang.
Para peneliti di University of Michigan menggunakan tikus rumput Nilotic untuk bereksperimen dengan efek cahaya pada otak. Seperti halnya manusia, tikus ini memimpin rutinitas harian, dan tidur di malam hari. Hewan-hewan itu dibagi menjadi dua kelompok. Kelompok pertama terkena cahaya redup, dan cahaya kedua lebih dari cukup. Akibatnya, para ilmuwan menemukan bahwa tikus dari kelompok pertama kehilangan 30% kapasitas hippocampus dan melakukan tugas spasial mereka dengan buruk. Tikus dari kelompok kedua melakukan tugas ini dengan mudah. Untungnya, prosesnya ternyata reversibel: empat minggu cahaya terang setelah istirahat sebulan - dan kelompok pertama benar-benar memulihkan kemampuan mereka.
Ini adalah
studi pertama yang menunjukkan perubahan struktural di otak tergantung pada rezim cahaya. Ketidakmampuan tikus yang terpapar cahaya redup untuk memecahkan masalah spasial mirip dengan bagaimana orang-orang setelah bioskop atau perjalanan belanja yang panjang tidak dapat menemukan mobil mereka di tempat parkir. Orang Amerika menghabiskan sekitar 90% dari waktu mereka di dalam ruangan.
Paparan cahaya redup yang berkelanjutan menyebabkan berkurangnya
faktor neurotropik otak secara signifikan - protein yang merangsang perkembangan neuron. Protein BDNF meningkatkan jumlah dan diferensiasi neuron dan sinapsis baru, aktif dalam hippocampus, korteks serebral dan otak depan, yaitu, di area yang bertanggung jawab untuk belajar dan memori. Dengan kurangnya cahaya, tubuh memproduksi lebih sedikit protein ini, menghasilkan lebih sedikit neuron dan sinapsis di antara mereka dalam hippocampus.
Cahaya bekerja pada bagian otak lainnya sebelum produksi BDNF di hippocampus dihambat. Tim peneliti menguji area lain dari otak yang dapat mempengaruhi proses ini - hipotalamus. Ini menghasilkan peptida
orexin , yang mempengaruhi berbagai fungsi otak. Pertanyaan bagi para ilmuwan adalah: jika tikus diberi orexin, akankah otak mereka pulih tanpa rezim cahaya normal?
Jawaban untuk pertanyaan ini dapat membuka kemungkinan baru untuk perawatan pasien dengan glaukoma, orang-orang dengan degenerasi retina dan gangguan kognitif. “Dalam kasus orang dengan penyakit mata, dapatkah kita secara langsung memanipulasi kelompok neuron ini untuk memberi mereka manfaat yang diberikan pencahayaan terang? Kemungkinan lain adalah meningkatkan fungsi kognitif pada orang tua dan orang-orang dengan gangguan neurologis. Bisakah kita membantu mereka memulihkan fungsi atau mencegah penurunan lebih lanjut? ” - kata Lily Yang, manajer proyek penelitian.
Cahaya juga mampu memengaruhi penyakit degeneratif otak. Pada penyakit Alzheimer, deposito besar bentuk beta amiloid dalam neuron otak. Efek penyakit dapat dikurangi jika produksi protein ini berkurang. Sebuah tim dari Massachusetts Institute of Technology
melakukan ini dengan merangsang hippocampus pada frekuensi 40 Hz selama satu jam. Gelombang cahaya, yang ditransmisikan langsung ke otak tikus melalui serat sebagai bagian dari percobaan, membantu menghasilkan ritme gamma otak, yang terganggu pada penyakit Alzheimer. Pada saat yang sama, produksi beta amiloid menurun 40-50%. Karena menyuntikkan serat ke otak bukan ide yang baik untuk orang-orang di rumah sakit, para ilmuwan telah mencoba menemukan metode lain. Ternyata ritme gamma dapat dikoreksi menggunakan LED. Pada tikus yang berpartisipasi dalam percobaan ini, tidak hanya jumlah beta-amiloid berkurang, tetapi plak amiloid yang sudah ada berkurang. Di otak dengan irama gamma yang benar, mekanisme diaktifkan yang dengan sendirinya menghilangkan endapan.