Wie sich Licht auf den Biorhythmus auswirkt

Das Leben ist voller Licht. Der Nobelpreis 2017 für Physiologie oder Medizin wurde für die Entdeckung der molekularen Mechanismen, die den Biorhythmus steuern, verliehen. Am Beispiel von Fruchtfliegen identifizierten die Wissenschaftler ein Gen, das ein Protein steuert, welches den zirkadianen Rhythmus bestimmt. Eine richtige Uhr zeigt Tag und Nacht an, während die biologische Uhr (auch „Innere Uhr“ genannt) unseren Körper den Phasen des Tages anpasst. Das ist bekannt als zirkadianen Rhythmus.

Der suprachiasmatische Kern (SCN) im Gehirn nimmt Licht- und Körpersignale als externe Informationen auf, um das vegetative Nervensystem zu regulieren, das die Ausschüttung von Melatonin und Corticosteroiden der Nebennierenrinde steuert. Diese Hormone bestimmen den inneren Rhythmus unseres Körpers, indem sie die biologische Uhr und viele Funktionen des Körpers regulieren.

 Es ist wahrscheinlich, dass das Licht in unserer Umgebung den SCN stimuliert und die physiologischen Prozesse in unserem Körper beeinflusst, was zu Phasenverschiebungen führt. Wie in Abbildung 1 gezeigt führt ein Reiz, in diesem Fall ins Auge fallendes Licht, während der Dämmerung oder in der Nacht zu einer Verzögerung des zirkadianen Rhythmus. Dies führt dazu, dass wir abends später einschlafen und morgens später aufwachen, was wiederum beeinflusst, wann wir in die Schule oder zur Arbeit gehen. In der klinischen Praxis wird Lichttherapie zur Behandlung von Schlafstörungen bei Nachtschichtarbeitern eingesetzt. Vor der Schlafenszeit setzt die Epiphyse im Gehirn eine geeignete Menge Melatonin frei, die uns signalisiert, dass es Zeit ist, ins Bett zu gehen. Auf diese Weise beeinflusst Licht unseren zirkadianen Rhythmus. Eine gute Beleuchtung kann erheblich dazu beitragen, unseren zirkadianen Rhythmus ins Gleichgewicht zu bringen, uns besser schlafen zu lassen und unsere kognitiven Fähigkeiten zu verbessern.

Im täglichen Leben sind wir vor allem kaltweißem und warmweißem Licht ausgesetzt. Beide unterscheiden sich in der Farbtemperatur. Die Farbtemperatur ist die Temperatur eines Schwarzen Körpers, der bei Erwärmung auf unterschiedliche Temperaturen, Licht in unterschiedlichen Farben - von Rot über Orange über Gelb bis Blau – aussendet. Je niedriger die Farbtemperatur, desto gelber, also wärmer, wird die Farbe; steigt die Farbtemperatur, verändert sich die Farbe von Weiß nach Blau. Die Farbe der Beleuchtung beeinflusst den Ausstoß von Melatonin. Kaltweißes Licht enthält einen größeren Blauanteil als warmweißes Licht. Bei kaltweißem Licht bleiben wir aufmerksamer, da es den Ausstoß von Melatonin hemmt. Umgekehrt hat warmweißes Licht nur wenig Einfluss auf die Freisetzung von Melatonin. Deshalb fühlen wir uns bei warmem Licht entspannter. Für unsere persönlichen Arbeitsanforderungen sollten wir das passende Licht auswählen. Bei der Arbeit hilft uns kaltweißes Licht mit einer hohen Farbtemperatur, konzentriert zu bleiben, während warmweißes Licht mit einer niedrigen Farbtemperatur (<3000 K) angenehm für entspanntes Lesen ist, da es den Melatonin Ausstoß kaum beeinflusst und zu Entspannung und verringerter Wachheit vor dem Schlafengehen führt. Das ermöglicht einen erholsamen Schlaf als Vorbereitung auf den nächsten Morgen.

Die Mehrzahl der Menschen verbringt heutzutage 90 Prozent ihrer Zeit drinnen. Die Innenbeleuchtung besitzt daher für heutige Generationen einen hohen Stellenwert. Anders als Außenbereiche mit unterschiedlichen Farbtemperaturen sind Innenräume häufig mit einer fest montierten Lichtquelle mit unveränderlicher Farbtemperatur ausgestattet. Die Beleuchtung beeinflusst den zirkadianen Rhythmus und auch unsere Schlafqualität und Gesundheit.

Frühere Studien haben nahegelegt, dass intrinsisch fotosensitive Ganglienzellen (ipRGC) einen bedeutenden Einfluss auf die biologischen Uhren in unserem Körper besitzen. Tageslicht besitzt einen höheren Blauanteil, was das Melatonin hemmt, jedoch das Melanopsin erhöht. Wenn es Licht ausgesetzt ist, löst das Protein eine chemische Reaktion aus, in der Elektronen zurück zu den Zellen gesendet werden. Die Studien zeigen, dass die melanopsinhaltigen Fotorezeptoren der Ganglienzellen dem Gehirn dabei helfen, Tag und Nacht zu unterscheiden, weshalb Menschen tagsüber aufmerksamer sind. Um also tagsüber tatkräftiger zu sein, vielleicht ganz ohne Kaffee zu trinken, muss man einfach nur die Farbtemperatur der Beleuchtung erhöhen. Dem Lichtforschungszentrum des Rensselaer Polytechnic Institute zufolge hat die Veränderung der Beleuchtung in Unternehmen (d. h. die Anpassung der Farbtemperatur) positive Auswirkungen auf den zirkadianen Rhythmus und die Schlafqualität der Mitarbeiter, wobei die tägliche Arbeitsleistung unbeeinträchtigt bleibt.

 Menschen heutzutage leiden häufig unter Einschlafproblemen, vermutlich infolge des blauen Lichts der Bildschirme, die sie vor dem Schlafengehen ansehen. Eine einfache Methode für einen erholsamen Schlaf ist dieses in rotes Licht zu verändern oder eine Blaulichtfilter-App zu verwenden. Die Verbesserung des zirkadianen Rhythmus sorgt für einen ausgeglichenen Tagesablauf. Daher ist es eine gute Idee, durch das Verändern der Farbtemperatur der Innenbeleuchtung einen Anfang zu machen.