Non-voyants: une influence stimulante de la lumière sur le cerveau

La lumière stimule l'activité cérébrale pendant une tâche cognitive, même chez des personnes totalement aveugles : telle est la conclusion d'une étude menée par des chercheurs de l'Université de Montréal et du Brigham and Women's Hospital de Boston.

Cette étude contribue à la compréhension du cerveau par les scientifiques et révèle avec quelle rapidité la lumière influence les fonctions cognitives. " Nous avons été très surpris de constater que le cerveau réagit nettement à la lumière chez ces trois rares sujets totalement aveugles, malgré l'absence complète de vision consciente ", affirme le coauteur principal de l'étude Steven Lockley. " La lumière ne fait pas que nous permettre de voir les objets et l'environnement qui nous entourent ; elle indique au cerveau s'il fait jour ou s'il fait nuit, information qui permet de synchroniser notre physiologie, notre métabolisme et notre comportement  avec les fluctuations temporelles de notre environnement. " Pour une espèce diurne comme la nôtre, la lumière stimule les fonctions cérébrales associées au jour, améliorant la vigilance et l'humeur, ainsi que la performance pour de nombreuses tâches cognitives ", explique la coauteure principale Julie Carrier. Les résultats indiquent que le cerveau de ces aveugles peut quand même " voir ", ou du moins détecter la lumière au moyen d'un photorécepteur encore peu connu situé dans la couche des cellules ganglionnaires de la rétine. Ce photorécepteur est différent des cônes et des bâtonnets qui servent à la formation et la détection des images.

Des scientifiques soupçonnaient que ce nouveau photorécepteur de la rétine contribue à certaines fonctions visuelles même lorsque les cellules rétiniennes chargées normalement de la détection des images (les cônes et les bâtonnets) ont perdu leur capacité à traiter la lumière. Une étude précédente auprès d'un seul patient aveugle avait ouvert la porte à cette possibilité, mais l'équipe de recherche voulait confirmer ce résultat avec d'autres patients. Pour mettre à l'épreuve cette hypothèse, on a demandé aux trois sujets de dire si une lumière bleue était allumée ou éteinte, bien qu'ils soient incapables de la voir consciemment. " Nous avons constaté que ces sujets aveugles avaient bel et bien une perception inconsciente de la lumière : ils ont démontré une capacité supérieure au hasard de déterminer si la lumière  était allumée, sans être en mesure de consciemment la voir ", explique le premier auteur Gilles Vandewalle.

Les étapes suivantes consistaient à observer de près l'activité cérébrale lorsqu'on allumait et éteignait la lumière, tout en mesurant le degré d'attention à des sons. " Cette deuxième expérience visait à déterminer si la lumière influence les rythmes cérébraux associés à l'attention chez ces aveugles - et c'est en effet le cas ", indique le premier auteur Olivier Collignon.

Enfin, les sujets ont été soumis à un examen par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) au cours d'une tâche cognitive simple pendant qu'on allumait et éteignait une lumière dans leurs yeux. " L'examen par IRMf a révélé que pendant l'exécution d'une tâche auditive cognitive, l'exposition à moins d'une minute de lumière bleue stimulait des régions du cerveau importantes pour la réalisation de cette tâche. Ces régions participent à la régulation de la vigilance et des fonctions cognitives et elles sont également des zones-clés du réseau cérébral du mode par défaut ", explique M. Vandewalle. Les chercheurs croient que le réseau du mode par défaut est lié au maintien de ressources minimales pour la surveillance de l'environnement lorsque le sujet n'est engagé dans aucune activité. " Si notre compréhension du réseau du mode par défaut est correcte, nos résultats soulèvent la possibilité intrigante que la lumière soit un élément clé dans le maintien d'une attention soutenue ", affirment Lockley et Carrier, " cette théorie pourrait expliquer pourquoi la performance  à des tâches cognitives est améliorée en présence de lumière. "

À propos de l'étude:

Les principaux auteurs conjoints, le professeur agrégé Steven W. Lockley et la professeure Julie Carrier, publieront un article intitulé " Blue Light Stimulates Cognitive Brain Activity in Visually Blind Individuals " dans une prochaine édition du Journal of Cognitive Neuroscience. Le Dr Lockley est neuroscientifique associé au Brigham and Women's Hospital et également affilié à la Harvard Medical School de Boston. La professeure Carrier est affiliée au Département de psychologie de l'Université de Montréal et au Centre d'études avancées en médecine du sommeil (CÉAMS) de l'Hôpital du Sacré-Coeur de Montréal. Les premiers auteurs Gilles Vandewalle et Olivier Collignon ont contribué également à cette étude. Au moment de la publication, M. Vandewalle était affilié à l'IUGM et à l'Hôpital du Sacré-Coeur, et M. Collignon était affilié à l'Université de Montréal et à son Centre de recherches du CHU Sainte-Justine. Ils sont maintenant affiliés à l'Université de Liège et à l'Université de Trente, respectivement. Cette étude a été appuyée par le Réseau Vision du Québec et le Réseau de Bioimagerie du Québec (RBiQ) ainsi que par le Fonds de recherche du Québec - Santé (FRQ-S).