Подобно наручным часам, которые необходимо заводить ежедневно для точного отсчета времени, циркадная система человека – биологические циклы, повторяющиеся примерно каждые 24 часа – требует ежедневного воздействия света на сетчатку глаза, чтобы оставаться синхронизированным с солнечным днем. В новом исследовании, опубликованном в июньском выпуске журнала Neuroscience Letters, исследователи продемонстрировали, что когда дело доходит до циркадной системы, не все световые эффекты одинаковы.
По словам Марианы Фигейро, ведущего автора статьи и доцента Исследовательского центра освещения (LRC), полученные данные имеют большое значение для изучения того, как освещение можно использовать для настройки часов нашего тела, и они могут изменить способ производства освещения. в Политехническом институте Ренсселера.
Коротковолновый свет, в том числе естественный свет голубого неба, очень эффективен при стимуляции циркадной системы. Воздействие света с другими длинами волн – и, следовательно, цветов – может потребовать более длительного времени воздействия или потребовать более высоких уровней воздействия, чтобы быть столь же эффективным при "заводить часы."
В некоторых случаях воздействие света нескольких длин волн (цветов) одновременно может привести к меньшей общей стимуляции циркадной системы, чем если бы любой цвет рассматривался отдельно, явление, известное как "призрачная противоположность." Ученые LRC показали, что циркадная система разделяет нейроны сетчатки, которые демонстрируют спектральную противоположность и формируют основу нашего восприятия цвета, с зрительной системой. Таким образом, в принципе, циркадная система может различать огни разного цвета.
Больше, чем кажется на первый взгляд
Чтобы продемонстрировать, что циркадная система демонстрирует спектральную противоположность, сформированную в сетчатке, исследователи подвергли 10 субъектов трем экспериментальным условиям: одна единица синего света для левого глаза и одна единица зеленого света для правого глаза; одна единица синего света для правого глаза плюс одна единица зеленого света для левого глаза; и половину единицы синего света плюс половину единицы зеленого света для обоих глаз, а затем измерили уровень мелатонина каждого человека, естественный индикатор циркадных часов.
"Первые два условия – воздействие одного цвета на каждый глаз – не привели к значительной разнице в подавлении мелатонина, в то время как третье условие – воздействие обоих цветов на оба глаза – привело к значительно меньшему подавлению мелатонина," сказал Фигейро. "Несмотря на то, что количество света в глазу было одинаковым во всех трех условиях, когда два цвета света были объединены в одном глазу, реакция системы была снижена из-за спектральных механизмов оппонента, сформированных в сетчатке."
Это указывает на то, что спектральная противоположность является фундаментальной характеристикой того, как сетчатка человека преобразует свет в нейронные сигналы в циркадной системе человека, согласно Фигейро.
Полученные данные также подтверждают точность новой системы количественной оценки, разработанной исследователями LRC в 2006 году для расчета "циркадная эффективность" разных источников света. Модель циркадной фототрансдукции человека,
инструмент правильно предсказал реакцию циркадной системы, продемонстрированную в каждом из трех экспериментальных условий.
Модель, по-видимому, правильно предсказывает циркадную реакцию на любой источник света и может использоваться в качестве основы для новой системы циркадной фотометрии, очень похожей на нынешнюю систему фотометрии, основанную на человеческом зрении.
По словам Фигейро, количественная оценка света как стимула для циркадной системы дает новое научное представление о том, как человеческий организм обрабатывает свет для циркадной системы.
Ночной мелатонин, гормон, вырабатываемый ночью и в темноте, используется в качестве маркера циркадных часов. Научные данные свидетельствуют о том, что нарушение циркадной системы – и, следовательно, цикла мелатонина – может привести к усилению роста злокачественных опухолей, а также к плохому качеству сна, снижению активности, сезонной депрессии и иммунодефициту.
Теперь, когда модель может предсказать циркадную эффективность для любого источника света, Фигейро и ее партнеры по исследованиям начали изучать, как время ночи влияет на эффективность воздействия света. После завершения комплексная модель позволит производителям разработать источники света, которые наиболее эффективно стимулируют и, что немаловажно, не стимулируют циркадную систему.
Источник: Политехнический институт Ренсселера