Lysets usynlige påvirkning på vår biologiske klokke

Har du noen gang lurt på hvorfor det av og til er vanskelig å sovne, eller hvorfor du føler deg litt ute av balanse på bestemte tider av dagen? Lyset spiller en langt større rolle i dette enn du kanskje tror. Det handler ikke bare om hva vi ser; lys har en dyp innvirkning på våre døgnrytmer – vår indre biologiske klokke.

Når vi utsettes for lys, spesielt om kvelden eller natten, kan kroppens evne til å sovne og produsere søvnhormonet melatonin bli forstyrret. Flere faktorer, som tidspunkt, intensitet, varighet og til og med lysets bølgelengde, spiller en avgjørende rolle i hvordan kroppen vår reagerer på lys.

Vitenskapen bak kulissene: Fotoreseptorcellenes arbeid

Dypt inne i netthinnen i øynene våre jobber små, men kraftige celler – fotoreseptorceller – utrettelig. Disse inkluderer tapper som er sensitive for korte, middels og lange lysbølgelengder, staver for syn i svakt lys, og de fascinerende intrinsisk fotosensitive gangliecellene (ipRGC). Hver type celle reagerer på ulike deler av lysspekteret og bidrar til fargesyn og lavlyssyn.

Det virkelig bemerkelsesverdige er oppdagelsen av et fotopigment kalt melanopsin i ipRGC-cellene. Dette pigmentet er avgjørende for hvordan vi reagerer på lys, spesielt når det gjelder melatoninsuppresjon, og det har sin toppfølsomhet ved en bølgelengde på 479 nm. Dette skiller seg fra det visuelle systemets toppfølsomhet, som ligger på 555 nm.

Å måle lysets ikke-visuelle effekter

Forskere har utviklet metoder for å måle lysets ikke-visuelle påvirkning på mennesker. De bruker et system kalt α-opic handlingsspektra for å evaluere hvordan lys påvirker oss, inkludert målinger som melanopisk ekvivalent dagslysilluminans (EDI). Denne målingen tar hensyn til hvordan lys stimulerer melanopsin og er avgjørende for å opprettholde sunne søvnmønstre og generell velvære.

For optimal helse anbefaler eksperter en daglig eksponering på minst 250 lux melanopisk EDI i løpet av dagen. Om kvelden bør lysnivået begrenses til 10 lux MEDI tre timer før leggetid. Jo mørkere søvnmiljøet er om natten, jo bedre, med en maksimal anbefalt melanopisk EDI på bare 1 lux MEDI.

En fin balanse: Melatoninsuppresjon og døgnrytmer

Det er interessant at melatoninsuppresjon og justering av døgnfasene våre ikke bare styres av melanopsin. I starten av en lysperiode påvirkes døgnresponsene hovedsakelig av tapp-fotoreseptorer. Men ved langvarig eksponering for lys med høyere intensitet, tar melanopsin over som den primære døgnrytmedriveren. Denne delikate balansen mellom ulike fotoreseptorer understreker kompleksiteten i kroppens reaksjon på lys.

Lys gjør med andre ord mer enn å hjelpe oss med å se; det er en kritisk miljøfaktor som påvirker vår søvn, helse og generelle trivsel. Ved å forstå og utnytte lysets ikke-visuelle effekter, kan vi skape miljøer som ikke bare ser bra ut, men også føles bra. Så neste gang du skrur på en lampe eller går ut i solskinnet, husk at det utspiller seg et usynlig samspill mellom biologi og fysikk – alt for å fremme din helse og lykke.

Referanser:

• P.R. Boyce, Human Factors in Lighting, second ed. (second ed., Taylor & Francis, 2003 https://doi.org/10.1201/9780203426340.
• M.B. Aries, M.P. Aarts, J. van Hoof, Daylight and health: a review of the evidence and consequences for the built environment, Light. Res. Technol. 47 (1) (2015)
  6–27, https://doi.org/10.1177/1477153513509258.
  S.B.S. Khalsa, M.E. Jewett, C. Cajochen, C.A. Czeisler, A phase response curve to single bright light pulses in human subjects, J. Physiol. 549 (3) (2003) 945–952,
  https://doi.org/10.1113/jphysiol.2003.040477.
• T.A. LeGates, D.C. Fernandez, S. Hattar, Light as a central modulator of circadian rhythms, sleep and affect, Nat. Rev. Neurosci. 15 (7) (2014) 443–454, https://
  doi.org/10.1038/nrn3743.
• A.M. Chang, F.A. Scheer, C.A. Czeisler, The human circadian system adapts to prior photic history, J. Physiol. 589 (5) (2011) 1095–1102, https://doi.org/
  10.1113/jphysiol.2010.201194.
• M. H´ebert, S.K. Martin, C. Lee, C.I. Eastman, The effects of prior light history on the suppression of melatonin by light in humans, J. Pineal Res. 33 (4) (2002)
  198–203, https://doi.org/10.1034/j.1600-079x.2002.01885.x.
• K.A. Smith, M.W. Schoen, C.A. Czeisler, Adaptation of human pineal melatonin suppression by recent photic history, J. Clin. Endocrinol. Metabol. 89 (7) (2004)
  3610–3614, https://doi.org/10.1210/jc.2003-032100.
• R.J. Lucas, G.S. Lall, A.E. Allen, T.M. Brown, How rod, cone, and melanopsin photoreceptors come together to enlighten the mammalian circadian clock, Prog.
  Brain Res. 199 (2012) 1–18, https://doi.org/10.1016/b978-0-444-59427-3.00001-0.
• M. Land, Photoreception. https://www.britannica.com/science/photoreception, 2020. (Accessed 19 June 2023). https://www.britannica.com/science/
  photoreception.
• I. Provencio, I.R. Rodriguez, G. Jiang, W.P. Hayes, E.F. Moreira, M.D. Rollag, A novel human opsin in the inner retina, J. Neurosci. 20 (2) (2000) 600–605,
  https://doi.org/10.1523/jneurosci.20-02-00600.2000.
• K. Thapan, J. Arendt, D.J. Skene, An action spectrum for melatonin suppression: evidence for a novel non-rod, non-cone photoreceptor system in humans,
  J. Physiol. 535 (1) (2001) 261–267, https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.2001.t01-1-00261.x.
• G.C. Brainard, J.P. Hanifin, J.M. Greeson, B. Byrne, G. Glickman, E. Gerner, M.D. Rollag, Action spectrum for melatonin regulation in humans: evidence for a
  novel circadian photoreceptor, J. Neurosci. 21 (16) (2001) 6405–6412, https://doi.org/10.1523/jneurosci.21-16-06405.2001.
• H.J. Bailes, R.J. Lucas, Human melanopsin forms a pigment maximally sensitive to blue light (λ max≈ 479 nm) supporting activation of Gq/11 and Gi/o
  signalling cascades, Proc. Biol. Sci. 280 (1759) (2013), 20122987, https://doi.org/10.1098/rspb.2012.2987.
• W.D. Wright, A re-determination of the trichromatic coefficients of the spectral colours, Trans. Opt. Soc. 30 (4) (1929) 141, https://doi.org/10.1088/1475-
  4878/30/4/301.
• CIE-S026, CIE System for Metrology of Optical Radiation for ipRGC-Influenced Responses to Light, 2018, https://doi.org/10.25039/S026.2018.
• T.M. Brown, G.C. Brainard, C. Cajochen, C.A. Czeisler, J.P. Hanifin, S.W. Lockley, R.J. Lucas, M. Münch, J.B. O’Hagan, S.N. Peirson, Recommendations for
  daytime, evening, and nighttime indoor light exposure to best support physiology, sleep, and wakefulness in healthy adults, PLoS Biol. 20 (3) (2022), e3001571,
  https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001571.
• M.A. St Hilaire, M.L. ´Amundad´ottir, S.A. Rahman, S.M. Rajaratnam, M. Rüger, G.C. Brainard, C.A. Czeisler, M. Andersen, J.J. Gooley, S.W. Lockley, The spectral
  sensitivity of human circadian phase resetting and melatonin suppression to light changes dynamically with light duration, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 119 (51)
  (2022), https://doi.org/10.1073/pnas.2205301119.