При таком разнообразии видов света, почему синий свет всегда считается вредным для здоровья?

Источник: «Глобальная наука» (ID: huanqiukexue)

Автор: Global Science

Автор: Ли Шиюань

Проверено | clefable

Источник изображения: Kristopherk/Pixabay

В последние годы «защита от синего света» все чаще появляется в нашем поле зрения. Эта «тревога из-за синего света» имеет определенные основания, но нам следует обращать внимание не только на синий свет.

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。

Мы часто считаем, что циркадный ритм — это просто своевременный отход ко сну, но на самом деле помимо сна, температура тела, когнитивные функции и нейроэндокринная система человека также имеют ритмы . Согласование внутренних физиологических процессов и поведенческих ритмов с периодическими изменениями внешней среды также называется синхронизацией (entrainment). Механизмы регуляции циркадных ритмов человека очень сложны, и всё начинается со света, который является фактором периодических изменений, воспринимаемых нами в окружающей среде.

Источник изображения: mohamed_hassan/Pixabay

В древности и даже вплоть до недавнего времени, когда наступала ночь, мир человека был в основном темным (или, по крайней мере, тусклым). В последние годы, с ростом популярности искусственных источников света, особенно электронных устройств, влияние освещения на циркадные ритмы человека привлекает все большее внимание, причем чаще всего упоминается синий свет. Диапазон длин волн видимого света для человека составляет примерно 400–760 нм, среди которых синий свет с более короткими длинами волн (примерно 450–485 нм) часто считается оказывающим негативное влияние на ритмы сна человека.

Однако как эти электромагнитные волны, приносящие нам свет, регулируют ритмы нашего тела и как они значительно влияют на наши циркадные ритмы?

Контроллер циркадного ритма

Вы можете сказать, что свет естественно воспринимается глазами. Этот ответ верен лишь отчасти — действительно, речь идет о глазах, но — это не «видение» в традиционном смысле.

Важная задача светочувствительности, естественно, зависит от наших самых важных органов — глаз, особенно от сетчатки в задней части глазного яблока. Колбочки и палочки — это известные фоторецепторные клетки; первые воспринимают цвет и яркий свет, а вторые функционируют в условиях слабого освещения. Кроме того, в сетчатке содержится третий тип фоторецепторных клеток — внутренне светочувствительные ганглиозные клетки сетчатки (ipRGCs).

Схематическая диаграмма, показывающая взаимосвязи между внутриретинальными ipRGCs, колбочками и палочками (см. ниже). R обозначает палочки, C обозначает колбочки. (Источник изображения: Weng et al., 2013. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0066480)

В отличие от первых двух типов клеток, ipRGCs — это неизображающие клетки. Они не позволяют нам «видеть» красочный мир, а лишь воспринимают силу света. ipRGCs передают сигналы через ретиногипоталамический тракт (RHT) в супрахиазматическое ядро внутри гипоталамуса.

Супрахиазматическое ядро расположено над зрительным перекрестом (Х-образной структурой, образованной пересечением зрительных нервов от обоих глаз) и по обе стороны третьего желудочка, содержа примерно 10 000 нейронов с каждой стороны. Хотя эта крошечная структура кажется незначительной по сравнению с 14 миллиардами нейронов во всем мозге, она является командным центром наших циркадных ритмов.

Расположение супрахиазматического ядра в мозге. (Источник изображения: Huang Yusan/Wikimedia Commons, Лицензия: CC-SA-3.0)

Внутри супрахиазматического ядра существует молекулярный механизм обратной связи, который может спонтанно и непрерывно осуществлять ритмическую активность, действуя как естественные «часы» . Кроме того, супрахиазматическое ядро координирует ритмы в областях, контролирующих бодрствование, сон, нейроэндокринные функции и вегетативную нервную систему, проецируя нейронные сигналы в эти области через нервные пути , синхронизируя биологические часы организма. Таким образом, оно действует как кардиостимулятор человеческих телесных ритмов , помогая нашему телу получать 24-часовой ритм из восхода и заката солнца (с небольшими различиями в ритмических циклах у разных людей).

Синий свет становится главным виновником

Говоря о вреде синего света, нельзя не упомянуть еще одну важную «звезду», которая часто фигурирует вместе с проблемами сна — мелатонин (melatonin). Мелатонин — это гормон, выделяемый шишковидной железой мозга, который может регулировать циркадный ритм. Воздействие света подавляет секрецию мелатонина, этот процесс регулируется супрахиазматическим ядром. В естественных условиях секреция мелатонина в нашем организме начинает увеличиваться вскоре после заката, достигает пика между 2:00 и 4:00 утра, а затем постепенно снижается, демонстрируя такие периодические изменения каждый день. Периодические колебания уровня мелатонина в организме часто используются как показатель, отражающий циркадный ритм.

Изменения уровня мелатонина в организме в течение дня. (Источник изображения: Wahl et al., 2019. https://doi.org/10.1002/jbio.201900102)

Более 20 лет назад многие исследования показали, что синий свет подавляет секрецию мелатонина и изменяет его циркадный ритм более эффективно, чем свет с большей длиной волны и смешанный белый свет. В результате внимание было обращено на синий свет.

Стоит отметить, что ученые того времени считали, что только колбочки и палочки в организме человека обладают фоторецепторными функциями. Однако они обнаружили сомнения в исследованиях мелатонина. Палочки наиболее чувствительны к свету с длиной волны около 500 нм, тогда как существует три типа колбочек, которые наиболее чувствительны к свету с длинами волн примерно 430 нм, 530 нм и 560 нм соответственно. Хотя результаты этих исследований немного различались, они обычно обнаруживали, что синий свет с длиной волны 440–480 нм оказывал наиболее значительное влияние на циркадные ритмы . Такой спектр действия (кривая, показывающая, как эффективность светоиндуцированных физиологических или химических реакций изменяется в зависимости от длины волны света) не соответствовал характеристикам двух классических фоторецепторных клеток.

Таким образом, ученые предположили, что в организме человека существуют другие фоторецепторные клетки или белки, что впоследствии было подтверждено открытиями. Выяснилось, что ipRGCs содержат уникальный меланопсин, который наиболее чувствителен к синему свету с длиной волны около 480nm (некоторые исследования указывают на 460nm). Это все объясняет, делая синий свет главным виновником нарушения наших биологических часов.

Кривые чувствительности нескольких фотопигментов к свету разной длины волны. (Источник изображения: Conus et al., 2020. https://doi.org/10.3390/photonics7040121)

Не только синий свет

Однако человеческое тело — это чрезвычайно сложная и точная система, и механизмы регуляции ритма не являются исключением. Некоторые исследования показали, что зеленый и красный свет с более длинными волнами также могут влиять на человеческие циркадные ритмы; в то время как другие исследования показали, что не синий свет, а фиолетовый свет с более короткими волнами оказывает наиболее сильное влияние на подавление секреции мелатонина. Более того, точность многих исследований недостаточно высока, чтобы подтвердить, что меланопсин влияет на человеческие ритмы, воспринимая синий свет. Поэтому в научном сообществе продолжаются споры о том, чтобы возлагать вину на синий свет.

Ученые полагают, что, помимо меланопсина, другие компоненты фоторецепторной системы также могут участвовать в регуляции циркадного ритма. Например, исследовательские данные свидетельствуют о наличии связи между палочками, колбочками и ipRGCs; ipRGCs также могут получать сигналы от этих двух типов клеток и интегрировать множественные световые сигналы, тем самым реагируя на видимый свет различных длин волн.

Недавнее исследование подтверждает эту точку зрения. Исследователи воздействовали на глаза участников световыми импульсами фиолетового (405 нм), синего (470 нм), зеленого (515 нм) и оранжевого (590 нм) цветов и обнаружили, что за исключением фиолетового света, который не оказал эффекта, остальные три вида света значительно подавляли нейронную активность в супрахиазматическом ядре, при этом между их эффектами не было выявлено значимых различий .

Помимо спектральных характеристик, освещённость и продолжительность воздействия также влияют на эффект освещения . Их влияние на циркадный ритм имеет дозозависимый характер, поэтому не следует сосредотачиваться только на свете определённого цвета. Исследование 2015 года показало, что по сравнению с чтением традиционных бумажных книг люди, читавшие на iPad, дольше засыпали, у них снижалась секреция мелатонина, а циркадный ритм смещался на более позднее время. Авторы исследования объяснили это тем, что свет, излучаемый экраном iPad, преимущественно коротковолновый (спектральный пик находится на длине волны 452 нм в синей области), тогда как окружающий свет при чтении бумажных книг является белым (спектральный пик находится на длине волны 612 нм в оранжевой области).

Источник изображения: stevepb/Pixabay

Однако в этом широко популярном исследовании цвет света не был единственной переменной. Фактически, среда, в которой испытуемые читали печатные книги, была тусклой, а сила света более чем на порядок ниже, чем у iPad. Кроме того, доля желтого и зеленого света в свете, излучаемом iPad, также была немалой.

Таким образом, хотя многие исследования подтверждают, что синий свет нарушает циркадные ритмы человека, это не означает, что только синий свет оказывает такое влияние, и не означает, что удаление синего света защитит нас от вреда искусственных источников света.

Снижение тревожности из-за синего света

Поскольку исследовательские данные, связанные с , еще не являются однозначными , научное сообщество занимает довольно консервативную позицию. Клинические практические рекомендации, опубликованные Американской академией медицины сна, указывают, что для людей с циркадными расстройствами сна и бодрствования (CRSWD) не рекомендуется применять целенаправленное избегание определенных видов светового воздействия в качестве лечения, включая популярные в настоящее время меры по блокировке синего света, поскольку в настоящее время недостаточно доказательств, подтверждающих эти методы.

В клинических практических рекомендациях, опубликованных Американской академией медицины сна, не рекомендуется использовать целенаправленное избегание определённых световых воздействий для лечения нарушений циркадного ритма (выделено красной рамкой). (Источник оригинального изображения: Auger et al., 2015. https://doi.org/10.5664/jcsm.5100)

На практике, из-за различных причин, таких как реклама продавцов и повышение осведомленности о здоровье, влияние синего света на здоровье было несколько преувеличено. Например, что касается популярных в последние годы очков, блокирующих синий свет, исследования показывают, что в настоящее время нет высококачественных научных доказательств, подтверждающих утверждение о том, что использование таких очков может улучшить качество сна для широкой публики.

По сравнению с чрезмерной «тревожностью из-за синего света», ученые считают, что более практичным и надежным способом регулирования наших биологических часов является сокращение воздействия яркой среды перед сном, например, уменьшение использования электронных устройств и соответствующее снижение яркости экрана.

Ссылка для справки:

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

https://doi.org/10.1111/opo.12406

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

Эта статья взята из официального аккаунта WeChat «Global Science» (ID: huanqiukexue). Для получения разрешения на перепечатку обращайтесь по адресу newmedia@huanqiukexue.com.