Lyset styrer din døgnrytme
Forskere har fundet ud af, at vi har brug for ekstra lys midt på dagen for at holde os vågne. Den viden kan blandt andet bruges, når vi indretter vores arbejdspladser

Kroppens lysbehov følger sollysets cyklus. Den kræver ekstra i middagstimerne og så lidt som muligt om natten. (Foto: Colourbox)

Bliver du døsig, når du ser fjernsyn i halvmørke eller læser ved en mindre lampe sent på aftenen? Og har du så pludselig svært ved at falde i søvn, når du går i seng efter at have børstet tænder ved toiletvasken?

Det har en helt naturlig forklaring: Kroppens indre ur bruger nemlig den mængde lys, der kommer ind gennem øjnene, som indikator på, hvilken tid på dagen det er. Og den kraftige lampe over håndvasken på toilettet, får kroppen til at tro, at det pludselig er blevet morgen.

I aftenmørket skal der ikke meget lys til at vække kroppen igen, men et hold forskere fra amerikanske og indiske universiteter har nu fundet ud af, at hjernen har brug for mere lys midt på dagen.

Det amerikansk-indiske forskerhold udsatte seks testpersoner, fire kvinder og to mænd, for belysning i forskellige farver og lysstyrke, på forskellige tider af døgnet.

Samtidig målte de blodtilstrømningen til kroppens indre ur, den såkaldte suprakiasmatiske kerne, for at se hvordan den reagerede på belysningen.

Forsøgene viste, at hjernen reagerede svagere i dagens midterste timer og altså havde brug for kraftigere lys for at opnå samme effekt. Den viden er en lille brik i et stort puslespil, som gør os klogere på, hvordan vi ved at manipulere med lyset, kan påvirke kroppens døgnrytme.

Fuld kontrol

Fakta

UNDERSØGELSEN

Studiet 'Activation of suprachiasmatic nuclei and primary visual cortex depends upon time of day' er foretaget af et hold amerikanske og indiske læger fra blandt andet McLean Hospital i Belmont, Massachusets, Harvard og Brown University.

Forskningsresultaterne er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift European Journal of Neuroscience

Joachim Stormly Hansen er specialist i optiske indeklimaer og arbejder for det rådgivende ingeniørfirma Grontmij-Carl Bro. Han mener, at det forhøjede lysbehov skyldes kroppens biologiske historie:

»Evolutionært set er det kun kort tid siden, mennesket begyndte at leve indendørs. Siden stenalderen har mennesket været vant til at være ude i dagslys og inde i hulen, når det blev mørkt. Så kroppen er vant til, at der er mest lys ved middagstid, når Solen står højest, og derfor kræver den mere lys for at holde sig vågen midt på dagen. Og når man opholder sig indendørs, bliver det behov ikke opfyldt,« siger han og tilføjer:

»Hvis du har fuld kontrol over, hvilken belysning et menneske bliver udsat for i løbet af dagen, kan du i princippet styre deres døgnrytme fuldstændig.«

Toiletlampen kraftigste lys i vinterhalvåret

Joachim Stormly Hansen arbejder med, hvordan lyset påvirker kroppen. Han mener, at der er mange gevinster at hente ved at være opmærksom på kroppens skiftende behov for lys på forskellige tider af døgnet:

»I vinterhalvåret tager mange mennesker på arbejde i mørke, sidder inde hele dagen i dårlig belysning, og tager så hjem igen i mørke. Og så ser de fjernsyn om aftenen, på en fladskærm der udsender kraftigere lys end de fleste lamper, og børster tænder lige inden de går i seng, under en meget skarp lampe. Det forvirrer kroppens ur,« forklarer Joachim Stormly Hansen.

Ifølge Joachim Stormly Hansen er det den samme forvirringseffekt, der gør sig gældende når man får jetlag, fordi kroppen pludselig skal indrette sig efter, at dagslyscyklussen har flyttet sig. Det samme er tilfældet med folk, der laver natarbejde. Man kan godt skubbe sin rytme i forhold til dagslyset, men det er vigtigt for kroppen at fastholde den samme rytme.

Dagslys er bedst

Selvom der kan være lyst nok til at se og arbejde på kontoret, er belysningen ikke nødvendigvis i stand til at holde kroppen vågen. (Foto: Colourbox)

Både lysets intensitet, farvetemperatur og timing har betydning.

Dagslys er på alle måder det bedste, fordi det er det stærkeste, rummer hele farvespektret, og følger den rytme kroppen er vant til. Så ideelt set burde alle arbejde tæt på dagslys.

»Nogle mennesker siger, at de arbejder bedre ved et vindue, og det har noget på sig: Bare ved at bevæge dig cirka fire meter ind i en bygning, væk fra vinduet, reducerer du lysindstrålingen til en tiendedel,« forklarer Joachim Stormly Hansen.

Desværre kan alle ikke få vinduespladser, hvis bygningen ikke er designet til det fra starten: Omkostningerne ved at indrette bygninger, så alle sidder i dagslys er for store.

Hvis man laver store glasvægge eller -tage, hvor lyset kan strømme frit ind, kan det forvandle bygningen til et drivhus på solskinsrige sommerdage. Drivhuseffekten kan ganske vist dæmpes med 'coating' - en særlig belægning på glasset, men ifølge Joachim Stormly Hansen, svarer det til at give folk solbriller på året rundt.

»Coating kan forhindre at folk bliver bagt, men gevinsten ved lysindstrømningen ryger. Så kan det bedre betale sig at gøre vinduerne mindre og uden coating.«

Rygestoppet gevinst for rygeres lysindtag

Joachim Stormly arbejder med optiske indeklimaer for det rådgivende ingeniørfirma Grontmij-Carl Bro. (Foto: Silas Mortensen)

Hvor dagslys kan stråle med en intensitet på op til 100.000 lux, stråler de fleste almindelige lamper med en intensitet på 200-500 lux.

Det er nok til at se og arbejde i, forklarer Joachim Stormly Hansen, men det er ikke nok til at holde kroppen vågen.

I stedet kan man bruge kraftigere lamper på op til 2500 lux, eller såkaldte dynamiske lysanlæg, der regulerer lysstyrken og farvetemperaturen i løbet af dagen. Men det kræver meget energi og er dermed ikke bare umådelig dyrt, men også skidt for miljøet.

Heldigvis er kroppen ikke afhængig af konstant dagslys, så meget af effekten kan opnås ved bare at smutte en tur ud under åben himmel et par gange i løbet af dagen.

»Det er sjovt som rygeforbuddet på den måde er blevet en fordel for rygerne, fordi de så kommer ud og får noget dagslys,« ironiserer Joachim Stormly Hansen og tilføjer, at altaner og tagterrasser kan gøre stor gavn i den henseende.

Blåt lys mere effektivt

Der er dog én anden mulighed: Forsøg fra 2005 og 2006 tyder på, at hvis man ændrer på lysets farvetemperatur, kan man opnå samme effekt som dagslys, men med langt mindre intensitet.

Der er dog kun gennemført meget lidt forskning i effekten af manipulationer med lysets farvetemperatur, og videnskabsfolkene er ikke helt sikre på, hvor meget det holder.

Men det lover godt for både det fysiske velvære og energiforbruget, hvis det skulle vise sig at holde stik (Se faktaboks nedenfor).

'Overbornholmeren'

Kroppens døgnrytme styres af hjernes indre ur, kaldet nucleus suprachiasmaticus (SCN) eller den suprakiasmatiske kerne. Den består af en lille gruppe nerveceller, og sidder i hypothalamus inde midt i hjernen, lige der hvor synsnerverne fra de to øjne krydser hinanden.

I overbornholmeren findes en række komplicerede molekyler, de såkaldte "klokkegener" der følger en cyklus på cirka 24 timer. Overbornholmeren sender impulser fra klokkegenerne ud til andre dele af centralnervesystemet, som indordner sig under overbornholmerens rytme.

Det gør overbornholmeren til en slags dirigent for mange af kroppens kemiske processer, heriblandt produktionen af alle kendte hormoner, som følger en døgnrytme. Det gælder blandt andet kortisol, som holder dig vågen, melatonin, der får dig til at sove, og serotonin, der regulerer humøret.

Sådan registrerer hjernen lysindstrømning

Den amerikanske forsker David M. Berson opdagede i 2002, de såkaldte retignale ganglia-celler (se billede), som findes i en af nethindens mange lag. I ganglia-cellernes overflademembran findes det lysfølsomme stof melanopsin.

Ganglia-cellerne sender impulser til overbornholmeren gennem en meget direkte nerveforbindelse, som kaldes den rethinohypothalamiske tragt (RTH).

Når ganglia-cellerne bliver aktiveret af lys, giver de gennem RTH overbornholmeren besked på at vække kroppen, ved at stoppe udskilningen af sove-hormonet melatonin og begynde udskilningen af hormonerne kortisol og serotonin.

Når lysbestrålingen på ganglia-cellerne mindskes, forstår overbornholmeren, at det er ved at blive mørkt og stopper udskilningen af kortisol og serotonin. Når det sker, bliver serotonin-hormonerne omdannet til melatonin, som gør dig søvnig.

Blåt lys er bedst

I en række forsøg fra 2005 og 2006 sammenlignede forskere fra Lighting Research Center, Rensselaer Polytechnic Institute i New York en række forskellige lampers effekt på døgnrytmen. Lamperne blev målt med forskellig spektralsammensætning, dvs. med forskellige farvetemperaturer. Effekten i en almindelig glødelampe blev sat som standarden; 100 procent.

Dagslys' spektralsammensætning viste sig i forsøgene at give en effekt på 190 procent af en almindelig glødelampe. Da dagslys skinner med en styrke på op til 100.000 lux, hvor almindelige lamper ofte kun skinner med 200-500 lux, giver det derfor en voldsom effekt i forhold til en glødelampe.

200-500 lux er nok til at se og arbejde i, men hvis spektralsammensætningen er den samme som dagslys, er det ikke til at holde kroppen ordentligt vågen.

Men de fire forskere fandt ud af, at ved at ændre spektralsammensætningen og fremhæve de blå farvetoner kunne man opnå en effekt på ikke mindre end 2790 procent af en almindelig glødepære. Og så kan man nøjes med en langt svagere lyskilde.

Flere elektronikfirmaer, heriblandt hollandske PHILLIPS, har fremstillet et såkaldt aktivivarør, som skulle kunne skabe denne effekt. Det særlige lystofrør booster farvetemperaturen på 464 nanometer, og dermed skulle det tilgodese kroppens behov for lys uden at bruge for meget energi.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud

Det sker