초고자기장 MRI는 청색광이 어떻게 뇌를 자극하는지를 보여줍니다.

빛은 시각적 정보를 뇌에 전달하는 데 중요합니다. 그러나 빛은 일주기 리듬, 호르몬 분비, 동공 크기 및 수면 주기와 같은 신체의 비시각적 과정에도 영향을 미칩니다. 블루라이트에 노출되면 주의력이 자극되고 인지 능력이 향상되는 것으로 알려져 있지만, 이 효과의 기초가 되는 신경 과정은 잘 알려져 있지 않습니다. 이제 벨기에 리에주 대학교(University of Liège)의 연구원들은 초고자기장 MRI를 사용하여 빛이 우리 뇌를 자극하는 방법에 대해 더 자세히 알아냈으며 그 결과를 다음과 같이 보고했습니다. 생물학 커뮤니케이션.

빛에 대한 비시각적 반응은 주로 약 480nm의 청색광에 가장 민감한 광색소인 멜라놉신을 발현하는 감광성 망막 신경절 세포에 의해 매개됩니다. 이러한 망막 뉴런은 빛 매개 행동과 관련된 뇌의 여러 영역에 빛 정보를 전달합니다. 특히, 척수(주의 조절에 관여하는 시상의 뒤쪽 영역)는 빛에 반응하여 지속적으로 활성화되며, 이는 피질하 영역인 시상이 비시각적 빛 정보를 피질에 전달하는 데 중요한 역할을 할 수 있음을 시사합니다.

이 가설을 조사하기 위해 제XNUMX저자는 일레니아 파파렐라 의 동료들과 GIGA-CRC 연구실 7T 기능성 MRI를 사용하여 19명의 건강한 젊은 참가자의 뇌 활동을 기록했으며, 이들이 후방 시상에서 반응을 이끌어내는 것으로 알려진 청각 괴짜 작업을 완료했습니다. 빈번한 표준 톤 사이에서 임의의 희귀한 비정상적인 톤이 들리는 작업 동안 자원 봉사자들은 어둠 속에 있거나 청색이 풍부한 다색성 또는 제어 주황색 빛의 30초 블록에 노출되었습니다.

연구자들은 청각 작업 중 빛 노출이 시상에서 피질의 주의력 관련 영역인 두정내 고랑(IPS)까지의 연결성에 어떻게 영향을 미치는지 평가했습니다. 각 피험자에 대해 시상과 IPS의 혈중 산소 농도 의존성(굵게) 신호의 변화를 분석하여 신경 활동을 추론했습니다. 그런 다음 그들은 두 뇌 영역 사이의 효과적인 연결성을 추정하기 위해 동적 인과 모델링을 사용했습니다.

팀의 분석에 따르면 청각 작업 중에 드물게 비정상적인 음조를 듣는 것은 양쪽 반구의 치골과 IPS를 모두 자극하는 것으로 나타났습니다. 빛에 노출되지 않으면 두 지역 사이에 상당한 상호 부정적인 영향이 있었습니다.

연구자들은 청색이 풍부한 빛만이 후방 시상에서 IPS로의 연결을 강화하여 IPS에 대한 후방 시상의 영향을 억제에서 여기로 전환한다는 것을 발견했습니다. 즉, 활성 조명은 시상에서 피질 영역으로의 정보 흐름을 구체적으로 조절한 반면, 제어 조명은 시각적 반응을 이끌어냈음에도 불구하고 어떤 방식으로든 우리 네트워크에 영향을 미치지 않았다는 것입니다.

고해상도 MRI를 통해 신경 활동을 직접 영상화할 수 있습니다.

중요한 것은 연구자들이 좌뇌와 우뇌 반구에 대해 두 개의 독립적인 모델을 계산하여 동일한 결과를 산출한다는 점입니다. 그들은 또한 청색이 풍부한 빛이 연결성에 미치는 영향이 동공 크기의 변화와 상관관계가 있음을 관찰했습니다. 이는 빛이 생리학에 미치는 비시각적 영향을 측정하는 또 다른 척도입니다.

연구진은 "우리가 아는 한, 우리의 결과는 청색 파장의 빛이 피질하 영역에서 피질 영역으로 작업 의존적 정보 흐름을 조절함으로써 지속적인 비시각적 인지 활동에 영향을 미친다는 것을 뒷받침하는 최초의 경험적 데이터를 제공합니다"라고 썼습니다.

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• 출처: https://physicsworld.com/a/ultrahigh-field-mri-reveals-how-blue-light-stimulates-the-brain/