Wirkung von Licht auf den Menschen
Was ist melanopische Lichtwirkung?
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Licht bestimmt seit jeher das Leben der Menschen. Schon vor Jahrtausenden bestimmte das Tageslicht, wann der Mensch wach war oder schlief, wann er auf Nahrungssuche ging oder wann es Zeit war, sich an einen sicheren Ort zurückzuziehen. Auch wenn wir heute das Licht nach Belieben ein- und ausschalten können, hat das Tageslicht immer noch einen wesentlichen Einfluss auf unseren Körper.
Dieser Einfluss wird seit Mitte des 20. Jahrhunderts wissenschaftlich erforscht. Was mit Beobachtungen an Pflanzen, Insekten und Nagetieren begann, führte schließlich dazu, dass der circadiane Rhythmus auch beim Menschen nachgewiesen werden konnte.
Parallel zu dieser Entdeckung gab es erste Erfolge mit der Lichttherapie, genauer gesagt mit der Wirkung von Licht gegen Winterdepressionen. Daraus entwickelte sich schließlich ein interdisziplinäres Forschungsgebiet, in dem Biologen, Mediziner und Verhaltensforscher die Wirkung von Licht auf den Menschen untersuchen.
So wurde 1991 bei Mäusen ein Photorezeptor im Auge entdeckt, der am eigentlichen Sehvorgang nicht beteiligt ist. Er spielt jedoch eine wichtige Rolle im circadianen Rhythmus und beeinflusst unsere innere Uhr.
Im Jahr 2001 wurden diese lichtempfindlichen Ganglienzellen auch beim Menschen entdeckt. Diese Entdeckung trug wesentlich dazu bei, die Wirkungsweise von Licht auf den menschlichen Tag-Nacht-Rhythmus zu erklären.
2007 konnte Melanopsin als Wirkstoff in den Ganglienzellen identifiziert werden. Seither wird die Wirkung des Lichts auf den circadianen Rhythmus mit Hilfe eines Wirkungsspektrums beschrieben, das je nach Wellenlänge des Lichts einen unterschiedlich starken Einfluss auf unsere innere Uhr hat. Aber auch die Richtung und die räumliche Verteilung des Lichts spielen eine Rolle.
Die nicht-visuelle Wirkung von Licht
Licht beeinflusst unsere „innere Uhr“ und wirkt als Zeitgeber auf den menschlichen Körper. Verantwortlich dafür ist ein dritter Rezeptortyp, der sich ebenfalls in der Netzhaut befindet: die lichtempfindlichen (photosensitiven) retinalen Ganglienzellen.
Dieser Rezeptortyp reagiert besonders empfindlich auf blaues Licht mit einer Wellenlänge von etwa 480 nm. Dieser Rezeptor ist unter anderem dafür verantwortlich, dass die Ausschüttung des Schlafhormons Melatonin aus der Zirbeldrüse unterdrückt wird.
Auf diese Weise beeinflusst Licht den Schlaf-Wach-Rhythmus. Tagsüber fördert es die Wachheit und wirkt sich positiv auf Stimmung und Leistungsfähigkeit aus. Abends und nachts fördert der steigende Melatoninspiegel den Schlaf und der Körper stellt sich auf eine Ruhephase ein. Licht mit einem hohen Blauanteil kann dann dem Schlaf entgegenwirken.
Was ist Melanopsin?
Melanopsin ist ein Photopigment, das für die Lichtempfindlichkeit der retinalen Ganglienzellen verantwortlich ist. Durch entsprechendes Licht kann Melanopsin unterdrückt werden, wodurch der Körper aktiviert wird und Leistungsfähigkeit und Konzentration steigen. Oder das Melanopsin wird nicht unterdrückt, wodurch sich die Körperfunktionen entspannen und auf einen erholsamen Schlaf vorbereiten.
Dieser Vorgang – die Unterdrückung oder Anregung von Melanopsin – wird als melanopische Lichtwirkung bezeichnet.
Worauf sollte man bei Lichtplanung achten, um eine melanopische Lichtwirkung zu erzielen?
Die Wirkung von Licht auf den circadianen Rhythmus des Menschen wird mithilfe des Wirkungsspektrums (siehe Abbildung) beschrieben. Die linke Kurve Smel beschreibt die relative spektrale Empfindlichkeit der photosensitiven retinalen Ganglienzellen. Der Maximalwert der Empfindlichkeit liegt bei etwa 480nm, also im blauen Bereich des Lichtspektrums.
Um eine melanopische Lichtwirkung planbar zu machen, wird bei der Lichtplanung der Anteil des melanopisch wirksamen Teils der Beleuchtungsstärke gebraucht. Grundsätzlich gilt, dass melanopisch wirksame Beleuchtungsstärken mindestens 250 Lux betragen müssen. Darunterliegende Werte haben keine relevante Wirkung.
Zusätzlich muss betrachtet werden, in welchem Lebensalter sich die Personen befinden, für die das Licht geplant wird.
Ein Beispiel aus der Praxis:
In Pflegeheimen spielt die melanopische Lichtwirkung eine besondere Rolle. Demente Menschen verlieren häufig ihren Tag-Nacht-Rhythmus, da die innere Uhr aus dem Takt kommt.
Eine Lichtplanung, die die melanopische Lichtwirkung berücksichtigt, kann hier effektiv entgegenwirken und die Betroffenen unterstützen, wieder in eine klare Tagesstruktur zurückzufinden.
Um eine melanopische Lichtwirkung planbar zu machen, wird bei der Lichtplanung der Anteil des melanopisch wirksamen Teils der Beleuchtungsstärke gebraucht. Grundsätzlich gilt, dass melanopisch wirksame Beleuchtungsstärken mindestens 250 Lux betragen müssen. Darunterliegende Werte haben keine relevante Wirkung.
Zusätzlich muss betrachtet werden, in welchem Lebensalter sich die Personen befinden, für die das Licht geplant wird.
Ein Beispiel aus der Praxis:
In Pflegeheimen spielt die melanopische Lichtwirkung eine besondere Rolle. Demente Menschen verlieren häufig ihren Tag-Nacht-Rhythmus, da die innere Uhr aus dem Takt kommt.
Eine Lichtplanung, die die melanopische Lichtwirkung berücksichtigt, kann hier effektiv entgegenwirken und die Betroffenen unterstützen, wieder in eine klare Tagesstruktur zurückzufinden.
Diese Faktoren beeinflussen ebenfalls die melanopische Lichtwirkung
1. Die Zeit
2. Farbtemperatur
Die Wellenlänge des Lichts (Farbtemperatur) hat je nach Ausprägung eine unterschiedliche biologische Wirkung.
Wenn die Sonne aufgeht, wird das von ihr erzeugt Licht immer intensiver und blauer. Der hohe Blaulichtanteil bewirkt eine Unterdrückung des Melanopsins; wir fühlen uns wacher und konzentrierter.
Nachmittags und abends nähert sich die Sonne dem Horizont. Dort erzeugt sie ein gelbes und weniger intensives Licht. Der Rotlichtanteil bewirkt dann das Gegenteil: Melanopsin wird vermehrt ausgeschüttet, der Körper entspannt sich und kommt zur Ruhe.
3. Der Einfallswinkel des Lichts
Die retinalen Ganglienzellen befinden sich vor allem im hinteren, unteren Bereich der Netzhaut. Sie werden daher von einem bestimmten Einfallswinkel des Lichtes besonders gut erreicht. Bezogen auf die Horizontale liegt dieser Winkel zwischen 0 und 45°.
Das entspricht auch dem Sehbereich, in dem wir das Tageslicht der Sonne wahrnehmen.
3. Der Einfallswinkel des Lichts
Die retinalen Ganglienzellen befinden sich vor allem im hinteren, unteren Bereich der Netzhaut. Sie werden daher von einem bestimmten Einfallswinkel des Lichtes besonders gut erreicht. Bezogen auf die Horizontale liegt dieser Winkel zwischen 0 und 45°.
Das entspricht auch dem Sehbereich, in dem wir das Tageslicht der Sonne wahrnehmen.
4. Die beleuchtete Fläche
Nehmen wir als Beispiel das natürliche Firmament: Eine große, helle Fläche mit perfektem Einfallswinkel und einer optimalen biologischen Wirksamkeit. In Räumen kann dieser Effekt durch große beleuchtete Flächen (z.B. Lichtdecken) oder Raumflächen (Wände, Decken), die beleuchtet werden, erreicht werden.
5. Das Alter des Menschen
Mit zunehmendem Alter fällt weniger Licht durch die kleineren Pupillen und die bereits getrübten Augen. Deshalb haben ältere Menschen einen höheren Lichtbedarf. Im Vergleich zu einem 20-Jährigen benötigt ein 60-Jähriger etwa die vierfache Lichtmenge, um die gleiche melanopische Wirkung im Auge zu erzielen.
Warum ist biologisch wirksames Licht gut für unsere Gesundheit?
Eine exakte Nachbildung des natürlichen Tageslichtverlaufs ist mit Kunstlicht kaum möglich. Allein die hohen Beleuchtungsstärken des Sonnenlichts lassen sich mit künstlichem Licht kaum nachbilden.
Dennoch kann der Tageslichtverlauf durch eine dynamische Lichtsteuerung nachgeahmt werden, solche Konzepte nennt man Human Centric Lighting.
Ein HCL-Konzept berücksichtigt, dass Licht immer eine visuelle, emotionale und biologische Wirkung hat.
Daher berücksichtigen solche Konzepte auch, dass Licht am Tag anders wirkt als in der Nacht.Genauer betrachtet ist ein HCL-Konzept wesentlich anspruchsvoller und geht über die bloße Anpassung von Beleuchtungsstärke und Farbtemperatur hinaus.
Die Beleuchtung muss ganzheitlich betrachtet werden.
Das heißt, es wird auch berücksichtigt, in welchem Kontext die Beleuchtung eingesetzt wird:
- In welcher Umgebung wird die Beleuchtung eingesetzt? Anspruchsvolle Arbeitsplätze sind anders zu betrachten als zum Beispiel Therapie- oder Patientenräume.
- Ändern sich die Anforderungen im Laufe des Tages?
- Gibt es verschiedene Raumbereiche mit unterschiedlichen Sehaufgaben?
Ein HCL-Konzept berücksichtigt, dass Licht immer eine visuelle, emotionale und biologische Wirkung hat.
Daher berücksichtigen solche Konzepte auch, dass Licht am Tag anders wirkt als in der Nacht.Genauer betrachtet ist ein HCL-Konzept wesentlich anspruchsvoller und geht über die bloße Anpassung von Beleuchtungsstärke und Farbtemperatur hinaus.
Die Beleuchtung muss ganzheitlich betrachtet werden.
Das heißt, es wird auch berücksichtigt, in welchem Kontext die Beleuchtung eingesetzt wird:
- In welcher Umgebung wird die Beleuchtung eingesetzt? Anspruchsvolle Arbeitsplätze sind anders zu betrachten als zum Beispiel Therapie- oder Patientenräume.
- Ändern sich die Anforderungen im Laufe des Tages?
- Gibt es verschiedene Raumbereiche mit unterschiedlichen Sehaufgaben?
Vorteile der melanopischen Lichtwirkung
Melanopisch wirksames Licht beeinflusst den menschlichen Biorhythmus und das Wohlbefinden auf vielfältige Weise.
Hier sind einige der Hauptvorteile:
Verbesserter Schlaf-Wach-Rhythmus: Durch die Simulation von natürlichem Tageslicht kann melanopisches Licht helfen, den cirkadianen Rhythmus zu regulieren. Das führt zu einem besserem Schlaf und einer erhöhte Wachsamkeit am Tag.
Steigerung der Produktivität: Melanopisches Licht kann die Konzentration und Leistungsfähigkeit erhöhen, indem es die Aufmerksamkeit und die kognitive Funktion verbessert.
Stimmungsaufhellung: Es kann die Produktion von Serotonin fördern, einem Hormon, das die Stimmung hebt und Stress reduziert.
Reduzierung von Müdigkeit: Durch die Anpassung an den natürlichen Lichtverlauf des Tages wird die Ermüdung verringert, insbesondere in Umgebungen mit wenig natürlichem Licht.
Unterstützung der allgemeinen Gesundheit: Ein geregelter Biorhythmus kann das Immunsystem stärken und das Risiko für chronische Krankheiten reduzieren.
Die Integration von melanopisch wirksamem Licht in Arbeitsumgebungen, Schulen und Wohnbereichen kann somit erhebliche Vorteile für das Wohlbefinden und die Gesundheit bieten.