Des chercheurs découvrent une voie cérébrale qui aide à expliquer l’effet de la lumière sur l’humeur

Maintenant, les scientifiques de l’Université Brown pensent qu’ils savent pourquoi.

Dans une nouvelle étude publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences, 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 démontré que certaines régions du cortex cérébral impliquées dans le traitement cognitif et l’humeur montrent une sensibilité à l’intensité lumineuse.

La découverte a des implications pour comprendre les problèmes d’humeur comme les troubles affectifs saisonniers et les troubles dépressifs majeurs, ainsi que la façon de les traiter, a déclaré l’auteur principal de l’étude, Jerome Sanes, professeur Brown de neurosciences affilié au Carney Institute for Brain Science de l’Université.

“L’identification de cette voie et la compréhension de sa fonction pourraient directement promouvoir le développement d’approches pour traiter la dépression, soit par des manipulations pharmacologiques, soit par une stimulation cérébrale non invasive dans des nœuds sélectionnés de la voie, soit avec une thérapie ciblée par la lumière vive”, a déclaré Sanes.

Les résultats s’appuient sur des recherches antérieures du 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 qu’on appelle la “vision d’objet” ou la “vision de forme”, a déclaré Sanes, mais fonctionnent principalement pour détecter l’intensité lumineuse.

Des recherches antérieures, dont certaines par Berson, ont révélé que certains animaux ont une voie neuronale régulatrice de l’humeur reliant ces cellules rétiniennes photosensibles à des zones du cortex préfrontal impliquées dans les troubles de l’humeur. Sanes a déclaré que la nouvelle étude a été conçue pour déterminer si une voie similaire existait chez l’homme et s’ils pouvaient trouver des preuves que la voie avait 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’IRM 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 vu quatre niveaux différents d’intensité lumineuse à travers des lunettes qui diffusaient la lumière et éliminaient les formes visuelles, les couleurs et les autres objets de l’environnement. Les participants ont vu des intensités lumineuses allant du sombre au clair, pendant 30 secondes chacune. Pour les garder alertes, ils effectuaient simultanément une tâche auditive leur demandant d’énoncer la différence entre deux tonalités.

En évaluant les images RM fonctionnelles 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 à la luxotonique” s’est produite dans le cortex cérébral, dans diverses structures sous-corticales et dans le cervelet, englobant des régions avec des fonctions liées à la formation de l’image visuelle, au contrôle moteur, à la cognition et à l’émotion.

Ils ont trouvé cette lumière supprimé activité dans le cortex préfrontal proportionnelle à l’intensité lumineuse. 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 d’éclairage ambiant qui n’ont pas nécessairement quelque chose à voir avec la forme ou la vision des objets influencent diverses fonctions de base, telles que les rythmes circadiens, les réflexes visuels, l’humeur et probablement le traitement cognitif, a déclaré Sanes. Cependant, on ne savait toujours pas comment ces signaux d’intensité lumineuse atteignaient les zones pertinentes du cerveau humain.

Dans cette étude, les chercheurs ont montré que les régions préfrontales du cerveau humain ont 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 les complexes comportements émotionnels et 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 à poser, a déclaré Sanes, concerne la façon dont la lumière affecte ces mêmes voies et régions cérébrales chez les personnes souffrant de troubles de l’humeur comme le trouble affectif saisonnier ou les troubles dépressifs majeurs.

“Comment cela se compare-t-il à un groupe témoin de personnes en bonne santé non diagnostiquées avec ces troubles?” Il a demandé. “La lumière active-t-elle les mêmes régions, et si oui, ces régions sont-elles plus ou moins sensibles à l’activation de la lumière ? Quelle est l’ampleur de la différence d’effet ? C’est un domaine d’investigation en cours”, a-t-il déclaré, ajoutant que les réponses pourraient informer le développement de traitements thérapeutiques pour les troubles de l’humeur.

Michael Worden du Département de neurosciences de Brown et de l’Institut Carney pour les sciences du cerveau 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 Alcon Research Institute Award, la Division de biologie et de médecine de l’Université Brown, l’Institut national de psychobiologie d’Israël et une bourse postdoctorale Banting du Canada.