Che provenga dal sole, da una lampadina o da un falò, la luce è una componente importante del nostro mondo. Ci affidiamo ad esso per il nostro senso della vista, ad esempio: la luce viene rifratta dalla cornea degli occhi, passa attraverso la pupilla e viene focalizzata sulla retina dal cristallino. Quindi, le cellule fotosensibili (o fotorecettori) trasmettono segnali alle aree visive del nostro cervello.
Ma la luce può aiutarci a fare di più che vedere! Si scopre che i ricercatori stanno esaminando i modi in cui diverse lunghezze d'onda della luce potrebbero aiutare i professionisti medici a curare lesioni e disturbi cerebrali (come lesioni cerebrali traumatiche e malattia di Alzheimer), nonché emicrania e dolore cronico.
Esaminiamo quindi alcuni studi recenti e vediamo i modi in cui la terapia della luce potrebbe essere utile ai pazienti!
Luce infrarossa vicina per malattie e lesioni cerebrali
Un campo della ricerca sulla terapia della luce che ha mostrato risultati promettenti è tPBM, o fotobiomodulazione transcranica. In sostanza, ciò significa che la luce rossa o infrarossa viene applicata sul cuoio capelluto o sulla fronte e che la luce ha un effetto sui processi biologici nelle cellule del corpo.
Quali processi biologici sono questi? Secondo un documento di revisione del 2016 sulla rivista BBA Clinical, la maggior parte degli autori suggerisce che gli effetti benefici del tPBM sul cervello possono essere spiegati da un aumento del flusso sanguigno cerebrale, una maggiore disponibilità di ossigeno e consumo di ossigeno, una migliore produzione di ATP e attività mitocondriale. Quindi sembra che il tPBM influenzi principalmente il flusso sanguigno, la disponibilità di ossigeno e il metabolismo (che sono praticamente tutti collegati, dato che l'ossigeno consente alle cellule del nostro corpo di produrre energia).
I mitocondri sono le strutture rosse che sembrano fagioli! Immagine da Anatomia e Fisiologia.
Quindi, che tipo di condizioni è stata usata per trattare la tPBM?
Ictus
C'è stato un piccolo numero di studi sull'uomo che hanno esaminato l'efficacia dei tPBM nel trattamento dell'ictus acuto, ma finora i risultati non sono stati abbastanza forti da creare piani di trattamento ampiamente utilizzabili.
Questa animazione mostra la differenza tra un ictus ischemico e un ictus emorragico. Per ulteriori animazioni sui processi fisiologici e le condizioni comuni, dai un'occhiata alle nostre app Fisiologia e patologia e Animazioni di fisiologia.
Una serie di tre studi clinici è stata condotta nel 2007, 2013 e 2014 per valutare in che modo il trattamento con tPBM ha influenzato i pazienti con ictus. I risultati del primo studio, NEST-1, hanno mostrato che il tPBM ha migliorato significativamente l'esito nei pazienti umani con ictus, se applicato a ~ 18 h dopo l'ictus, sull'intera superficie della testa. Lo studio successivo, NEST-2, ha mostrato che i pazienti che hanno subito ictus da moderati a moderatamente gravi hanno beneficiato del trattamento tPBM, ma quelli che hanno subito ictus gravi no. NEST-3 è stato interrotto in anticipo perché non sembrava che i suoi risultati avrebbero raggiunto la significatività statistica.
Cosa ci dicono questi risultati? Dimostrano che esiste sicuramente una prova di concetto per il trattamento dell'ictus tPBM, specialmente nei pazienti con ictus meno gravi. Tuttavia, c'è ancora molto da capire per gli scienziati in termini di progettazione di un protocollo di trattamento efficace. Alcune aree del cervello dovrebbero ricevere luce mentre altre no? Di quante sessioni di trattamento hanno bisogno i pazienti? Questi sono solo alcuni dei fattori che dovranno essere affrontati nella ricerca futura.
Trauma cranico
I ricercatori hanno riscontrato un certo successo nell'uso della luce nel vicino infrarosso (NIR) per aiutare i pazienti con lesioni cerebrali traumatiche croniche e lievi (mTBI) a migliorare la loro funzione cognitiva.
Naser et al. Il 2014 ha trattato undici pazienti con mTBI utilizzando NIR applicato al cuoio capelluto mediante LED. Hanno scoperto che dopo aver ricevuto dieci minuti di terapia NIR tre volte a settimana per sei settimane, le prestazioni dei partecipanti sulle misure neuropsicologiche (di inibizione, commutazione dell'inibizione e apprendimento verbale e memoria) sono migliorate. I pazienti hanno anche migliorato il sonno e le loro famiglie hanno riferito che la loro funzione sociale era migliorata.
Hipskind et al. ha avuto un successo simile nel loro studio del 2018. I dodici partecipanti erano tutti veterani di età compresa tra 31 e 56 anni che sono stati sottoposti a un ciclo di trattamento che prevedeva 3 sessioni di terapia NIR da 20 minuti a settimana per sei settimane. Oltre a mostrare miglioramenti su 14 su 15 misure della funzione cognitiva (inclusa memoria, concentrazione e velocità di elaborazione), tutti i pazienti hanno mostrato aumenti significativi del flusso sanguigno cerebrale regionale misurato da una scansione SPECT.
Ci sono un paio di cose da notare su questi studi prima di trarre conclusioni su quanto sia buono un trattamento con luce NIR per mTBI. In primo luogo, entrambi gli studi avevano campioni di dimensioni molto ridotte. In generale, una dimensione del campione più ampia significa un risultato più affidabile, quindi sebbene questi studi possano mostrare un proof of concept, dovrebbero sicuramente essere seguiti da studi su scala più ampia.
Inoltre, sarebbe stato interessante vedere una misura più quantitativa dei cambiamenti dei partecipanti nel sonno e nel funzionamento sociale. I braccialetti attigrafici, come quelli usati in uno studio di cui parleremo più avanti, sarebbero utili per monitorare le abitudini del sonno dei partecipanti. Un questionario standardizzato per le famiglie sarebbe un potenziale modo per ottenere dati oggettivi sul funzionamento sociale.
Utilizzo di NIR per l'imaging
Infine, la luce nel vicino infrarosso è un utile strumento di imaging cerebrale. fNIRS (spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso) è spesso utilizzato negli studi di neuroimaging di neonati e bambini piccoli perché i suoi partecipanti non invasivi e portatili devono semplicemente indossare un berretto con LED incorporati, invece di sdraiarsi in uno scanner MRI o sottoporsi all'ampia configurazione richiesta per Imaging EEG (questo di solito è disordinato, richiede gel elettroconduttivo o una soluzione di acqua salata).
Nel complesso, la luce nel vicino infrarosso mostra un'ampia gamma di potenziali (e già implementate) applicazioni!
Via libera all'emicrania e al dolore cronico
Potrebbe non essere facile essere verdi, ma il via libera potrebbe benissimo migliorare la vita di chi soffre di emicrania e dolore cronico. Come? Cominciamo con il rapporto tra luce ed emicrania.
In questa animazione, puoi vedere la dilatazione dei vasi sanguigni che circondano il cervello durante un'emicrania. Per ulteriori animazioni sui processi fisiologici e le condizioni comuni, dai un'occhiata alle nostre app Fisiologia e patologia e Animazioni di fisiologia.
Il fatto che le persone siano sensibili alla luce durante l'emicrania è una conoscenza abbastanza comune. In termini scientifici, il fenomeno della luce che peggiora il mal di testa è indicato come fotofobia e circa l'80% dei malati di emicrania con vista normale lo sperimenta.
Uno studio del 2016 su Brain ha trovato qualcosa di affascinante, però: la luce verde ha meno probabilità di esacerbare un'emicrania rispetto alla luce blu, bianca, rossa o ambra. In effetti, la luce verde a bassa intensità ha fatto sì che circa il 15% dei pazienti nello studio riferisse una diminuzione del dolore (rispetto a una condizione di base). A media intensità, la luce verde ha causato un aumento del dolore inferiore al 5%, rispetto agli altri tipi di luce, che hanno causato un aumento del 15-20% del dolore riportato.
Uno studio del 2018* su Pain ha mostrato un risultato simile: la luce verde aveva meno probabilità di esacerbare il mal di testa rispetto alla luce blu, rossa, bianca o ambra. Le luci bianche, blu, ambra e rosse hanno peggiorato il mal di testa per circa l'80% dei soggetti in questo studio, mentre la luce verde ha peggiorato il mal di testa solo nel 40% circa delle volte.
Perché la luce verde potrebbe essere meno aggravante o addirittura aiutare a ridurre il dolore dell'emicrania? Gli autori dello studio del 2016 hanno misurato l'attività delle cellule fotosensibili nella retina (bastoncini e coni) utilizzando l'elettroretinografia quando i pazienti non presentavano mal di testa e hanno scoperto che i segnali elettrici prodotti da queste cellule differivano in base al colore di luce in modo da correlare con i rapporti sul dolore dei pazienti.
Il cristallino e la retina dell'occhio. Immagine dall'Atlante di anatomia umana.
I loro risultati li hanno portati a concludere che l'attivazione delle vie retiniche mediate dai coni (ma non dai bastoncelli) può svolgere un ruolo nei deboli effetti fotofobici del verde e negli effetti fotofobici forti del bianco, del blu e del rosso. (Ecco un bonus interessante chi soffre di emicrania cieca con bastoncelli degenerati e cellule coniche sono più sensibili alla luce blu.)
Bastoncelli e coni della retina. I bastoncelli rilevano la luce fioca, ma non il colore, e i coni rilevano la luce e il colore luminosi. Screenshot di animazione da Anatomy & Physiology.
Risultati come questi hanno incoraggiato ricercatori come il Dr. Mohab Ibrahim dell'Università dell'Arizona a esaminare l'utilizzo del via libera come terapia per l'emicrania e il dolore cronico. Nel 2018, ha condotto uno studio in cui 25 pazienti con emicrania e altri tipi di dolore cronico sono stati esposti al via libera in laboratorio ogni giorno per diverse settimane. Il dottor Ibrahim ha detto a NPR che come risultato di questo trattamento, in media, le persone hanno sperimentato una diminuzione del 60% dell'intensità delle loro emicranie e un calo da 20 emicranie al mese a circa sei. Tuttavia, questa affermazione è solo un'anteprima: i risultati di questo studio non sono ancora stati pubblicati, quindi è bene aspettare che ciò accada prima di trarre conclusioni reali sull'efficacia della terapia con luce verde.
Per quanto entusiasmanti siano questi risultati, doversi sedere davanti a una scatola luminosa a casa, o andare in un laboratorio per farlo, richiede molto tempo per i pazienti. Uno studio clinico attualmente condotto da ricercatori della Duke University, guidati dal dottor Padma Gulur, sta esaminando la possibilità di consentire ai pazienti di eseguire la terapia della luce in movimento con occhiali blu, verdi e trasparenti. I partecipanti a questo studio o soffrono di dolore dopo un intervento chirurgico al torace o sono attualmente in cura per la fibromialgia.
Si spera che presto vedremo alcuni nuovi trattamenti per il dolore senza farmaci come risultato di studi come questi!
Luce blu per commozione cerebrale / trauma cranico lieve
La luce blu può essere irritante per le persone con emicrania e pasticciare con il nostro sonno notturno, ma uno studio preliminare del College of Medicine dell'Università dell'Arizona mostra che la terapia della luce blu potrebbe essere utile per le persone che soffrono di commozioni cerebrali.
Secondo l'autore principale dello studio, il dottor William Killgore, è stato dimostrato che l'esposizione alla luce blu mattutina porta a un miglioramento del ritmo circadiano del ciclo sonno-veglia del corpo, che è collegato a un sonno migliore, a un migliore umore e alla prontezza diurna. Pertanto, il fatto che la depressione sia un sintomo comune di commozione cerebrale significa che ottenere la luce blu al mattino potrebbe aiutare a migliorare l'umore nelle persone che hanno sofferto di commozione cerebrale.
Questa animazione mostra una commozione cerebrale causata da un trauma cranico durante il calcio. Dopo l'impatto iniziale, il cervello scivola all'interno del cranio, provocando gonfiore. Per ulteriori animazioni sui processi fisiologici e le condizioni comuni, dai un'occhiata alle nostre app Fisiologia e patologia e Animazioni di fisiologia.
Nello studio 35 partecipanti avevano in media circa 26 anni e negli ultimi 18 mesi era stata diagnosticata una commozione cerebrale.
Per vedere se la luce blu potrebbe aiutare a migliorare i sintomi della commozione cerebrale, metà dei partecipanti ha ricevuto l'esposizione alla luce blu tramite un dispositivo da tavolo per 30 minuti ogni mattina per sei settimane e gli altri partecipanti hanno ricevuto la stessa quantità di esposizione alla luce ambrata.
Coloro che avevano ricevuto il trattamento con luce blu avevano punteggi più bassi nel Beck Depression Inventory, migliorando i loro punteggi pre-trattamento di circa il 22%. I partecipanti al gruppo luce ambra avevano punteggi leggermente più alti dopo il trattamento (che indica un livello di depressione più alto), di circa il 4%. Il gruppo a luce blu ha anche mostrato miglioramenti nei disturbi del sonno, affaticamento, concentrazione, irrequietezza e irritabilità, che sono anche sintomi di commozione cerebrale.
Ciò è coerente con una ricerca precedente, condotta dallo stesso gruppo dell'Università dell'Arizona, che ha mostrato gli effetti della terapia con luce blu sui modelli di sonno, sulla sonnolenza diurna e sulle capacità di funzionamento esecutivo delle persone con mTBI. Dopo 30 minuti di esposizione mattutina alla luce blu ogni giorno per sei settimane, i pazienti con mTBI erano meno assonnati durante il giorno e hanno mostrato miglioramenti nei tempi del sonno e nel funzionamento esecutivo rispetto a un gruppo di pazienti con mTBI trattati con luce ambrata. La neuroimaging strutturale e funzionale ha anche mostrato un aumento del volume talamico e della connettività talamocorticale strutturale e funzionale nel gruppo di trattamento con luce blu.
Il talamo (R, L). Immagine dall'Atlante di anatomia umana.
Questi studi erano entrambi piuttosto piccoli e intendevano solo mostrare la prova del concetto, ma sarà affascinante vedere quali ulteriori ricerche illuminano sulla terapia della luce blu! (Scusa, sai che non posso resistere a un bel gioco di parole.)
Allora, cosa possiamo togliere da tutti questi studi? La ricerca sulla terapia della luce è per lo più ancora nelle sue fasi iniziali, ma gli scienziati stanno attivamente conducendo studi e sperimentazioni cliniche per indagare su come l'esposizione a diverse lunghezze d'onda della luce possa aiutare i pazienti. Si spera che, man mano che gli studi in questo campo passano da proof of concept a piani di trattamento specifici e studi più ampi, vedremo presto fino a che punto la terapia della luce potrebbe rivelarsi utile per i pazienti.
Sulla base di questi studi iniziali, potresti dire che la ricerca sulla terapia della luce ha un futuro luminoso! (Mi vedrò fuori.)
Fonti aggiuntive:
- *Nir RR, Lee AJ, Huntington S, et al. (2018) Fotofobia selettiva del colore negli emicranici ictal vs interictal e nei controlli sani. Dolore 159:2030-2034.
La terapia con luce rossa può causare mal di testa
Anche se questo tipo di trattamento è generalmente molto sicuro, possono verificarsi effetti negativi. Come conseguenza della fototerapia, i pazienti possono lamentare irritabilità, mal di testa, affaticamento degli occhi, disturbi del sonno e insonnia. Lievi effetti collaterali visivi non sono insoliti ma si risolvono prontamente.
La terapia della luce può aiutare con il mal di testa
Utilizzando una scala numerica del dolore da 0 a 10, i partecipanti hanno notato che l'esposizione alla luce verde ha comportato una riduzione del dolore del 60%, da 8 a 3,2. La terapia con luce verde ha anche ridotto la durata del mal di testa e ha migliorato la capacità dei partecipanti di addormentarsi e rimanere addormentati, svolgere compiti, esercizio e lavoro.
La terapia della luce può causare emicrania
Male alla testa. Un mal di testa può derivare dall'uso di una scatola luminosa, soprattutto se sei soggetto a emicrania. 5 La luce intensa può intensificare il disagio. Potrebbe accendersi all'improvviso.
Quali sono gli effetti negativi della terapia con luce rossa
Rischi ed effetti collaterali
- aumento dell'infiammazione.
- arrossamento.
- eruzione cutanea.
- dolore.
- tenerezza.
- orticaria.