Università di Basilea
Riepilogo L’esposizione notturna alla luce a lunghezza d’onda corta può influenzare l’orologio circadiano, il sonno e la vigilanza. Si ritiene che le cellule gangliari retiniche intrinsecamente fotosensibili che esprimono melanopsina siano i principali responsabili di questi effetti. Non è chiaro se contribuiscano anche i coni sensibili al colore. Qui, utilizzando cambiamenti calibrati di sostituzione silenziosa nel colore della luce lungo l’asse blu-giallo, abbiamo studiato se i meccanismi di visione dei colori influenzano il sistema circadiano umano e il sonno. In un protocollo ripetuto all’interno dei soggetti di 32,5 ore, 16 partecipanti sani sono stati esposti a tre diversi scenari di luce per 1 ora a partire da 30 minuti dopo l’ora abituale di andare a dormire: condizione di controllo di base (93,5 lux fotopico). , lampeggiamento intermittente (1 Hz, 30 s on-off), luce gialla brillante (123,5 lux fotopico) e luce blu fioca lampeggiante a intermittenza (67,0 lux fotopico), tutti calibrati per avere la stessa eccitazione della melanopsina. Non abbiamo trovato prove conclusive di differenze tra le tre condizioni di illuminazione rispetto ai ritardi della fase circadiana della melatonina, alla soppressione della melatonina, alla sonnolenza soggettiva, alla vigilanza psicomotoria o al sonno. |
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La visione è un processo complesso. La percezione visiva dell’ambiente è creata da una combinazione di diverse lunghezze d’onda della luce, che vengono decodificate nel cervello come colori e luminosità. I fotorecettori nella retina convertono prima la luce in impulsi elettrici: con abbastanza luce, i coni consentono una visione nitida, dettagliata e colorata. I bastoncelli contribuiscono alla visione solo in condizioni di scarsa illuminazione, permettendo di distinguere le diverse sfumature di grigio ma lasciando la visione molto meno precisa. Gli impulsi nervosi elettrici vengono infine trasmessi alle cellule gangliari della retina e poi, attraverso il nervo ottico, alla corteccia visiva del cervello. Questa regione del cervello elabora l’attività neurale in un’immagine a colori.
Cosa influenza l’orologio interno?
Tuttavia, la luce ambientale non solo ci permette di vedere, ma influenza anche il nostro ritmo sonno-veglia . In questo processo svolgono un ruolo importante le cellule gangliari specializzate che, come i bastoncelli e i coni, sono sensibili alla luce e reagiscono in modo particolarmente forte alla luce a lunghezza d’onda corta, circa 490 nanometri. Se la luce è composta solo da lunghezze d’onda corte, da 440 a 490 nanometri, la percepiamo come blu . Se la luce a onda corta attiva le cellule gangliari, queste segnalano all’orologio interno che è giorno . Il fattore decisivo qui è l’intensità della luce per lunghezza d’onda; il colore percepito non è rilevante.
"Tuttavia, le cellule gangliari sensibili alla luce ricevono informazioni anche dai coni. Ciò solleva la questione se i coni, e quindi il colore della luce, influenzino anche l’orologio interno. Dopotutto, i cambiamenti più sorprendenti nella luminosità e nel colore della luce si verificano all’alba e al tramonto, segnando l’inizio e la fine della giornata", afferma la dott.ssa Christine Blume. Al Centro di Cronobiologia dell’Università di Basilea ricerca gli effetti della luce sugli esseri umani ed è la prima autrice di uno studio che indaga gli effetti dei diversi colori della luce sull’orologio interno e sul sonno. Il team di ricercatori dell’Università di Basilea e della TUM ha pubblicato i risultati sulla rivista scientifica " Nature Human Behavior ".
Colori chiari a confronto
"Uno studio del 2019 sui topi ha suggerito che la luce giallastra ha un’influenza più forte sull’orologio interno rispetto alla luce bluastra", afferma Christine Blume. Negli esseri umani, l’effetto principale della luce sull’orologio interno e sul sonno è probabilmente mediato dalle cellule gangliari sensibili alla luce. "Tuttavia, c’è motivo di credere che il colore della luce, codificato dai coni, potrebbe essere rilevante anche per l’orologio interno."
Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno esposto 16 volontari sani a uno stimolo di luce blu o giallastra per un’ora nel tardo pomeriggio, oltre a uno stimolo di luce bianca come condizione di controllo. Gli stimoli luminosi sono stati progettati in modo tale da attivare i coni della retina sensibili al colore in modo differenziale e altamente controllato. Tuttavia, la stimolazione delle cellule gangliari sensibili alla luce era la stessa in tutte e tre le condizioni. Pertanto le differenze nell’effetto luminoso sono dovute direttamente alla rispettiva stimolazione dei coni e in ultima analisi al colore della luce.
"Questo metodo di stimolazione luminosa ci consente di separare sperimentalmente e in modo netto le proprietà della luce che possono influenzare l’effetto della luce sugli esseri umani", afferma Manuel Spitschan, professore di Cronobiologia e Salute presso l’Università Tecnica di Monaco. che hanno anche partecipato. nello studio.
Per comprendere gli effetti dei diversi stimoli luminosi sul corpo, nel laboratorio del sonno i ricercatori hanno determinato se l’orologio interno dei partecipanti era cambiato a seconda del colore della luce. Inoltre, hanno valutato quanto tempo impiegavano i volontari ad addormentarsi e quanto era profondo il loro sonno all’inizio della notte. I ricercatori hanno anche chiesto informazioni sulla loro stanchezza e hanno testato la loro reattività, che diminuisce con l’aumentare della sonnolenza.
Le cellule gangliari sono cruciali
La conclusione: "Non abbiamo trovato prove che la variazione del colore della luce nella dimensione blu-giallo svolga un ruolo rilevante nell’orologio interno umano o nel sonno", afferma Christine Blume. Ciò contraddice i risultati dello studio sui topi sopra menzionato. "I nostri risultati confermano piuttosto quelli di molti altri studi, secondo i quali le cellule gangliari fotosensibili sono le più importanti per l’orologio interno dell’uomo", spiega lo scienziato.
Manuel Spitschan considera lo studio un passo importante verso la messa in pratica della ricerca di base: "I nostri risultati mostrano che la cosa più importante quando si pianifica e si progetta l’illuminazione è probabilmente tenere conto dell’effetto della luce sulle cellule gangliari sensibili alla luce. I coni e , quindi, il colore, gioca un ruolo molto secondario."
Resta da vedere se il colore della luce influenza anche il sonno se i parametri cambiano e, ad esempio, la durata dell’esposizione alla luce è prolungata o avviene in un momento diverso. Gli studi di follow-up dovrebbero rispondere a domande come queste.
Modalità notturna sugli schermi: utile o no?
Sentiamo spesso dire che la componente a onde corte della luce proveniente dagli schermi di smartphone e tablet influisce sui ritmi biologici e sul sonno. Si consiglia quindi di riporre il cellulare la sera presto o almeno di utilizzare la modalità notturna, che riduce la percentuale di luce a onda corta e assume un aspetto leggermente giallastro. Christine Blume lo conferma. Tuttavia, la correzione dell’ingiallimento è un sottoprodotto che potrebbe essere evitato. "Tecnicamente è possibile ridurre i rapporti delle lunghezze d’onda corte anche senza regolare il colore del display, ma questo non è ancora stato implementato nei display commerciali dei telefoni cellulari", dice lo studioso del sonno.
Messaggio finale In sintesi, non abbiamo trovato prove conclusive di un effetto di cambiamenti calibrati nel colore della luce lungo l’ asse blu-giallo con costante eccitazione melanopica sul sistema circadiano umano, vigilanza psicomotoria, sonnolenza o sonno (vale a dire, la latenza fino a 10 minuti di continua sonno). Da un punto di vista più pratico, sembra che l’ orologio circadiano umano sia relativamente insensibile ai cambiamenti del colore della luce verso temperature di colore più calde a fronte di una costante eccitazione melanopica. Gli smartphone e altri display con modalità di turno notturno generalmente cambiano colore e riducono congiuntamente l’eccitazione melanopica, e il nostro studio fornisce la prova che qualsiasi effetto osservato nella modalità di turno notturno potrebbe essere dovuto a una ridotta eccitazione. melanopico. Poiché un’ampia letteratura suggerisce in modo convincente che le proporzioni della luce a lunghezza d’onda corta dovrebbero essere ridotte durante la notte per evitare una diminuzione della sonnolenza e un ritardo di fase, consigliamo gli utenti di dispositivi con display retroilluminati. (ovvero smartphone, tablet e schermi di computer) per utilizzare software o applicazioni integrate come f.lux nelle ore serali e notturne. In futuro, le aziende tecnologiche potrebbero anche scegliere di utilizzare la luce metamerica che consente di ridurre i rapporti di lunghezza d’onda corta senza modificare il colore percepito. Recentemente, Schöllhorn e colleghi hanno dimostrato che la luce a basso contenuto di melanopsina può mitigare gli effetti indesiderati dell’uso dello schermo durante la notte, confermando il ruolo principale della fotorecezione della melanopsina nel modellare il nostro sistema circadiano attraverso la luce. |
