Światło moduluje funkcje hipokampa i uczenie przestrzenne

[KopalniaWiedzy.pl 358]

Spędzanie zbyt długiego czasu w słabo oświetlonych pomieszczeniach może zmieniać strukturę mózgu, upośledzając zdolność do uczenia i zapamiętywania.

Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Michigan prowadzili eksperymenty na kusu nilowych (Arvicanthis niloticus), ssakach z rodziny myszowatych, które tak jak ludzie prowadzą dzienny tryb życia i śpią w nocy. Najpierw przez miesiąc wystawiano je na oddziaływanie jaskrawego i przyćmionego światła w schemacie 12:12 h (w warunkach jaskrawego oświetlenia brLD jego natężenie ustalono na 1000 luksów, a w warunkach lekkiego zaciemnienia dimLD na 50 luksów), a potem badano ich mózgi.

Okazało się, że zwierzęta poddawane ekspozycji na przyćmione światło gorzej wypadały w labiryncie wodnym Morrisa, gdzie w dużym okrągłym basenie pod powierzchnią wody ukryta jest platforma. Ich wyniki się poprawiały, gdy po miesięcznej przerwie na 4 tygodnie przenoszono je do warunków brLD.

Oprócz zmian w zachowaniu u kusu z grupy dimLD zaobserwowano zmniejszoną ekspresję neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (ang. brain-derived neurotrophic factor, BDNF) w hipokampie, a zwłaszcza w obszarze CA1. Autorzy publikacji z pisma Hippocampus zaobserwowali także, że w dendrytach wierzchołkowych CA1 spadła gęstość kolców dendrytycznych. W największym stopniu dotyczyło to kolców grzybkowatych (ang. mushroom spine), które charakteryzują się dużą głową i stosunkowo krótką i szeroką szyjką oraz krótkich i grubych kolców pozbawionych szyjki (ang. stubby spine).

Po 4 tygodniach w warunkach jasnego oświetlenia poziom BDNF i gęstość kolców dendrytycznych znacząco wzrastały.

Wyniki pokazują, że natężenie światła wpływa nie tylko na wyniki poznawcze, ale i na plastyczność strukturalną hipokampa.

Kiedy naśladując pochmurne zimowe dni [...], wystawialiśmy kusu na oddziaływanie przyćmionego światła, zwierzęta miały problemy z uczeniem przestrzennym. Przypomina to sytuację, gdy spędziwszy parę godzin w galerii handlowej lub w kinie, ludzie nie potrafią znaleźć swojego samochodu na parkingu - opowiada Antonio "Tony" Nunez.

Prof. Lily Yan wyjaśnia, że światło nie wpływa bezpośrednio na hipokamp, w grę musi więc wchodzić pośrednictwo innego obszaru. Amerykanie wspominają o grupie neuronów w podwzgórzu, w których wytwarzana jest oreksyna (peptyd ten wpływa na wiele funkcji mózgu). Zespół chce rozstrzygnąć, czy podanie zwierzętom, na które oddziałuje się światłem o niskim natężeniu, oreksyny zregeneruje mózg bez przeniesienia ich na jakiś czas do jaskrawego światła.

Projekt ma wielkie znaczenie dla seniorów z jaskrą, degeneracją siatkówki czy zaburzeniami poznawczymi. Czy w przypadku osób z chorobami okulistycznymi [...] można by bezpośrednio manipulować tą grupą neuronów z ominięciem oczu i zapewniać im te same korzyści, co za pomocą ekspozycji na jaskrawe światło? - pyta Yan i dodaje, że zastanawia ją też, czy jest to jakiś sposób na odtworzenie lub zapobieganie zaburzeniom poznawczym starzejącej się populacji czy pacjentów z chorobami neurologicznymi.

« powrót do artykułu