Bei so vielen Lichtarten, warum wird blaues Licht immer als ungesund angesehen?
Quelle: „Globale Wissenschaft“ (ID: huanqiukexue)
Autor: Global Science
Verfasst von Li Shiyuan
Geprüft | clefable
Bildquelle: Kristopherk/Pixabay
In den letzten Jahren ist „Blaulichtfilterung“ immer häufiger in unserem Sichtfeld erschienen. Diese „Blaulicht-Angst“ ist bis zu einem gewissen Grad berechtigt, aber wir sollten uns nicht nur auf blaues Licht konzentrieren.
日出而作，日落而息，这些我们的祖先积累下来的生活经验，已经自然地融入了我们的身体中。和许多生物一样，我们的体内演化出了一套和昼夜交替相吻合的昼夜节律，或者简单来说，我们叫它生物钟。
Wir denken oft, dass der zirkadiane Rhythmus einfach bedeutet, pünktlich schlafen zu gehen, aber tatsächlich zeigen neben dem Schlaf auch die Körpertemperatur, kognitive Funktionen und das neuroendokrine System des Menschen Rhythmen . Die Abstimmung innerer physiologischer Aktivitäten und Verhaltensrhythmen mit den periodischen Veränderungen der äußeren Umgebung wird auch als Entrainment (entrainment) bezeichnet. Die Mechanismen zur Regulation menschlicher zirkadianer Rhythmen sind sehr komplex, und alles beginnt mit Licht, dem Faktor periodischer Veränderungen, den wir in unserer Umgebung wahrnehmen.
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In der Antike und sogar bis vor kurzem war die menschliche Welt, wenn die Nacht hereinbrach, meist dunkel (oder zumindest dämmrig). In den letzten Jahren hat mit der zunehmenden Verbreitung künstlicher Lichtquellen, insbesondere elektronischer Produkte, die Auswirkung der Beleuchtung auf den menschlichen circadianen Rhythmus zunehmend an Bedeutung gewonnen, wobei blaues Licht am häufigsten erwähnt wird. Der Wellenlängenbereich des für Menschen sichtbaren Lichts liegt bei etwa 400–760 nm, wobei blaues Licht mit kürzeren Wellenlängen (etwa 450–485 nm) oft als negativ für den menschlichen Schlafrhythmus angesehen wird.
Wie jedoch regulieren diese elektromagnetischen Wellen, die uns Licht bringen, die Rhythmen unseres Körpers und wie beeinflussen sie unsere zirkadianen Rhythmen erheblich?
Zirkadianer Controller
Sie könnten sagen, dass Licht natürlich mit den Augen wahrgenommen wird. Diese Antwort ist zur Hälfte richtig – tatsächlich sind die Augen beteiligt, aber ist kein „Sehen“ im herkömmlichen Sinne.
Die entscheidende Aufgabe der Lichtwahrnehmung hängt natürlich von unseren wichtigsten Organen ab, den Augen, insbesondere der Netzhaut im hinteren Teil des Augapfels. Zapfen und Stäbchen sind die bekannten Photorezeptorzellen; erstere erkennen Farben und helleres Licht, während letztere in schwach beleuchteten Umgebungen funktionieren. Darüber hinaus enthält die Netzhaut einen dritten Typ von Photorezeptorzellen – die intrinsisch photosensitiven retinalen Ganglienzellen (ipRGCs).
Schematische Darstellung der Vernetzung zwischen intraretinalen ipRGCs, Zapfenzellen und Stäbchenzellen (siehe unten). R steht für Stäbchenzellen, C steht für Zapfenzellen. (Bildquelle: Weng et al., 2013. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0066480)
Im Gegensatz zu den ersten beiden Zelltypen sind ipRGCs nicht-bildgebende Zellen. Sie ermöglichen es uns nicht, die bunte Welt zu „sehen“, sondern nehmen nur die Lichtstärke wahr. ipRGCs leiten Signale über den retinohypothalamischen Trakt (RHT) an den Nucleus suprachiasmaticus im Hypothalamus weiter.
Der Nucleus suprachiasmaticus befindet sich oberhalb des Chiasma opticum (der X-förmigen Struktur, die durch die Kreuzung der Sehnerven beider Augen entsteht) und beidseits des dritten Ventrikels und enthält auf jeder Seite etwa 10.000 Neuronen. Obwohl diese winzige Struktur im Vergleich zu den 14 Milliarden Neuronen im gesamten Gehirn unbedeutend erscheint, ist sie das Kommandozentrum unserer zirkadianen Rhythmen.
Lage des suprachiasmatischen Kerns im Gehirn. (Bildquelle: Huang Yusan/Wikimedia Commons, Lizenz: CC-SA-3.0)
Im suprachiasmatischen Nukleus existiert ein molekularer Rückkopplungsmechanismus, der spontan und kontinuierlich rhythmische Aktivitäten ausführen kann und als natürliche „Uhr“ fungiert. Darüber hinaus koordiniert der suprachiasmatische Nukleus die Rhythmen in Bereichen, die das Erwachen, den Schlaf, neuroendokrine Funktionen und das autonome Nervensystem steuern, indem er neuronale Signale über Nervenbahnen in diese Regionen projiziert und so die biologischen Uhren des Körpers synchronisiert. Somit wirkt er wie ein Schrittmacher für die menschlichen Körperrhythmen , der unserem Körper hilft, einen 24-Stunden-Rhythmus aus Sonnenaufgang und Sonnenuntergang zu gewinnen (mit leichten Unterschieden in den rhythmischen Zyklen bei verschiedenen Personen).
Blaues Licht wird zum Hauptschuldigen
Wenn man über die Gefahren von blauem Licht spricht, muss man einen weiteren großen Star vorstellen, der oft zusammen mit Schlafproblemen auftritt: Melatonin (melatonin). Melatonin ist ein Hormon, das von der Zirbeldrüse im Gehirn ausgeschüttet wird und den zirkadianen Rhythmus regulieren kann. Lichtexposition hemmt die Melatoninausschüttung, ein Prozess, der vom Nucleus suprachiasmaticus gesteuert wird. Unter natürlichen Bedingungen beginnt die Melatoninausschüttung in unserem Körper kurz nach Sonnenuntergang zu steigen, erreicht ihren Höhepunkt zwischen 2:00 und 4:00 Uhr morgens und nimmt dann allmählich ab, wobei diese periodischen Veränderungen täglich auftreten. Die periodische Schwankung des Melatoninspiegels im Körper wird häufig als Indikator verwendet, der den zirkadianen Rhythmus widerspiegelt.
Schwankungen des Melatoninspiegels im Körper im Tagesverlauf. (Bildquelle: Wahl et al., 2019. https://doi.org/10.1002/jbio.201900102)
Seit über 20 Jahren haben viele Studien gezeigt, dass blaues Licht die Melatoninausschüttung wirksamer unterdrückt und ihren zirkadianen Rhythmus stärker verändert als Licht mit längerer Wellenlänge und gemischtes weißes Licht. Daher richtete sich die Kritik zunehmend auf blaues Licht.
Es ist erwähnenswert, dass Wissenschaftler damals der Ansicht waren, dass nur Zapfen und Stäbchen im menschlichen Körper photorezeptive Funktionen haben. Allerdings fanden sie Zweifel aus Studien über Melatonin. Stäbchen sind am empfindlichsten für Licht mit einer Wellenlänge von etwa 500 nm, während es drei Arten von Zapfen gibt, die jeweils am empfindlichsten für Licht mit Wellenlängen von etwa 430 nm, 530 nm und 560 nm sind. Obwohl die Ergebnisse dieser Studien leicht variierten, stellten sie allgemein fest, dass blaues Licht mit einer Wellenlänge von 440–480 nm den signifikantesten Einfluss auf den zirkadianen Rhythmus hatte . Ein solches Wirkungsspektrum (die Kurve, die zeigt, wie sich die Effizienz lichtinduzierter physiologischer oder chemischer Reaktionen mit der Wellenlänge des Lichts ändert) stimmte nicht mit den Eigenschaften der beiden klassischen Photorezeptorzellen überein.
Daher vermuteten Wissenschaftler, dass im menschlichen Körper andere lichtempfindliche Zellen oder Proteine existieren, was durch spätere Entdeckungen bestätigt wurde. Es stellte sich heraus, dass ipRGCs ein einzigartiges Melanopsin enthalten, das am empfindlichsten auf blaues Licht mit einer Wellenlänge von etwa 480nm reagiert (einige Studien gehen von 460nm aus). Das erklärt alles und macht blaues Licht zum Hauptverursacher der Störung unserer biologischen Uhr.
Empfindlichkeitskurven verschiedener Lichtpigmente für Licht unterschiedlicher Wellenlängen. (Bildquelle: Conus et al., 2020. https://doi.org/10.3390/photonics7040121)
Nicht nur blaues Licht
Der menschliche Körper ist jedoch ein hochkomplexes und präzises System, und die Mechanismen der Rhythmusregulierung sind keine Ausnahme. Einige Studien haben gezeigt, dass grünes und rotes Licht mit längeren Wellenlängen auch den menschlichen zirkadianen Rhythmus beeinflussen können; während andere Studien gezeigt haben, dass nicht blaues Licht, sondern violettes Licht mit kürzeren Wellenlängen die stärkste Wirkung auf die Unterdrückung der Melatoninausschüttung hat. Darüber hinaus ist die Genauigkeit vieler Studien nicht hoch genug, um zu bestätigen, dass Melanopsin die menschlichen Rhythmen durch die Wahrnehmung von blauem Licht beeinflusst. Daher gibt es in der wissenschaftlichen Gemeinschaft weiterhin Kontroversen darüber, blaues Licht dafür verantwortlich zu machen.
Wissenschaftler glauben, dass neben Melanopsin auch andere Komponenten des photorezeptiven Systems an der Regulation des zirkadianen Rhythmus beteiligt sein könnten. Beispielsweise deuten Forschungsergebnisse darauf hin, dass eine Kommunikation zwischen Stäbchen, Zapfen und ipRGCs besteht; ipRGCs könnten auch Signale von diesen beiden Zelltypen empfangen und mehrere Lichtsignale integrieren, wodurch sie auf sichtbares Licht verschiedener Wellenlängen reagieren.
Eine aktuelle Studie unterstützt diese Ansicht. Forscher setzten die Augen der Teilnehmer Lichtimpulsen in Violett (405 nm), Blau (470 nm), Grün (515 nm) und Orange (590 nm) aus und stellten fest, dass mit Ausnahme von violettem Licht, das keine Wirkung zeigte, die anderen drei Lichtarten die neuronale Aktivität im suprachiasmatischen Nukleus signifikant unterdrückten, wobei es keine signifikanten Unterschiede zwischen ihren Wirkungen gab .
Neben den spektralen Eigenschaften beeinflussen die Beleuchtungsstärke und die Expositionsdauer ebenfalls die Lichtwirkung . Ihr Einfluss auf den zirkadianen Rhythmus zeigt einen Dosis-Wirkungs-Effekt, daher sollten wir uns nicht nur auf Licht einer bestimmten Farbe konzentrieren. Eine Studie aus dem Jahr 2015 ergab, dass Personen, die auf einem iPad lasen, im Vergleich zum Lesen traditioneller gedruckter Bücher länger zum Einschlafen brauchten, eine geringere Melatoninausschüttung aufwiesen und einen verzögerten zirkadianen Rhythmus erlebten. Die Autoren führten dies darauf zurück, dass das vom iPad-Bildschirm emittierte Licht überwiegend kurzwellig ist (mit einem spektralen Peak bei 452 nm im blauen Bereich), während das Umgebungslicht beim Lesen gedruckter Bücher weißes Licht ist (mit einem spektralen Peak bei 612 nm im orangen Bereich).
Bildquelle: stevepb/Pixabay
In dieser weit verbreiteten Studie war die Lichtfarbe jedoch nicht die einzige Variable. Tatsächlich war die Umgebung, in der die Probanden gedruckte Bücher lasen, dunkel, wobei die Lichtstärke mehr als eine Größenordnung niedriger war als die des iPads. Außerdem war der Anteil von gelbem und grünem Licht im vom iPad emittierten Licht ebenfalls nicht gering.
Daher bedeutet dies , obwohl viele Studien belegen, dass blaues Licht den menschlichen circadianen Rhythmus stört, nicht, dass nur blaues Licht einen solchen Effekt hat, und es bedeutet auch nicht, dass die Entfernung von blauem Licht uns vor den Schäden künstlicher Lichtquellen schützt.
Blaulichtangst reduzieren
Da die Forschungsergebnisse im Zusammenhang mit noch nicht eindeutig sind , verhält sich die wissenschaftliche Gemeinschaft relativ zurückhaltend. Die von der American Academy of Sleep Medicine veröffentlichten klinischen Praxisleitlinien besagen, dass für Personen mit zirkadianen Schlaf-Wach-Störungen (CRSWD) nicht empfohlen wird , gezielte Maßnahmen zur Vermeidung bestimmter Lichtexpositionen als Behandlung anzuwenden, einschließlich der derzeit beliebten Maßnahmen zur Blockierung von blauem Licht, da es derzeit nicht genügend Beweise gibt, die diese Methoden unterstützen.
In den von der American Academy of Sleep Medicine veröffentlichten klinischen Praxisleitlinien wird die gezielte Vermeidung bestimmter Lichtexpositionen zur Behandlung von zirkadianen Rhythmusstörungen nicht empfohlen (im roten Kasten hervorgehoben). (Quelle des Originalbildes: Auger et al., 2015. https://doi.org/10.5664/jcsm.5100)
In der Praxis wurden aufgrund verschiedener Gründe wie Werbung durch Händler und ein gestiegenes Gesundheitsbewusstsein die gesundheitlichen Auswirkungen von blauem Licht etwas übertrieben dargestellt. Zum Beispiel deuten Studien hinsichtlich der in den letzten Jahren beliebten Blaulichtfilterbrillen darauf hin, dass es derzeit keine hochwertigen Forschungsergebnisse gibt, die die Behauptung stützen, dass die Verwendung von Blaulichtfilterbrillen die Schlafqualität der Allgemeinbevölkerung verbessern kann.
Im Vergleich zur übermäßigen „Blaulicht-Angst“ sind Wissenschaftler der Ansicht, dass ein praktischerer und zuverlässigerer Ansatz zur Regulierung unserer biologischen Uhr darin besteht, die Exposition gegenüber hellen Umgebungen vor dem Schlafengehen zu reduzieren, z. B. durch weniger Nutzung elektronischer Geräte und angemessenes Senken der Bildschirmleuchtdichte.
Referenzlink:
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2118803119
https://doi.org/10.1038/s41583-018-0026-z
https://doi.org/10.1080/07420528.2018.1527773
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https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.07.016
https://www.jneurosci.org/content/21/16/6405
https://time.com/5752454/blue-light-sleep/
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1418490112
http://dx.doi.org/10.3390/biology9070180
https://dx.doi.org/10.2174%2F1570159X14666161228122115
https://doi.org/10.5664/jcsm.5100
https://theconversation.com/blue-light-isnt-the-main-source-of-eye-fatigue-and-sleep-loss-its-your-computer-124235
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