A luz azul perturba o biorritmo humano?

Você provavelmente já ouviu ou leu que a iluminação azul é muito prejudicial à visão e aos relógios biológicos. Com o amplo uso de vários tipos de dispositivos com telas e monitores entre a população mundial, essa afirmação se tornou ainda mais firmemente enraizada em nossa mente subconsciente. Até os smartphones alteram as configurações de suas telas em determinados momentos do dia para não prejudicar o usuário com uma cor azul aterrorizante que atinge os olhos. Acredita-se que a iluminação azul tenha o efeito mais forte no relógio biológico de uma pessoa. Mas a luz azul é tão terrível quanto é pintada? Como se viu, não. Um grupo de cientistas da Universidade de Manchester (Grã-Bretanha) conduziu uma série de experimentos em que determinaram a relação entre efeitos cromáticos e o ritmo circadiano de ratos. Em que momento que tipo de iluminação é melhor do que a luz azul é tão especial e por que a afirmação sobre seu dano não é completamente verdadeira. Aprendemos sobre isso no relatório do grupo de pesquisa. Vamos lá

Base de estudo

Uma das condições mais importantes para um estilo de vida saudável é o ritmo biológico correto. Esse termo pode ser chamado de coletivo, pois inclui ritmos fisiológicos (ritmo cardíaco, pressão arterial etc.) e ritmos adaptativos associados a mudanças ambientais.

Falando em frases comuns, o ritmo biológico pode ser descrito como exemplo - estamos acordados durante o dia e dormimos à noite. Isto é devido a certos processos dentro do nosso corpo, ou seja, são ritmos fisiológicos. No entanto, se as condições externas forem radicalmente alteradas (por exemplo, colocar uma pessoa em uma sala com iluminação constante), o biorritmo mudará devido à ativação de ritmos adaptativos.


Christoph Gufeland

No distante 1797, Christoph Gufeland, um médico alemão, apresentou a teoria de que muitos processos no corpo humano ocorrem com uma certa frequência, ou seja, ciclicamente. Gufeland é considerado o progenitor de uma ciência como a cronobiologia, que estuda os fenômenos periódicos que ocorrem nos organismos vivos no tempo, bem como sua adaptação aos ritmos solares e lunares.

Os ritmos circadianos, por sua vez, são ritmos fisiológicos associados ao ambiente, mas são causados ​​por processos internos do corpo.

A luz, como uma das fontes de sinais do dia dos nossos sentidos (neste caso, o olho), muda ao longo do dia, ou seja, possui um ciclo de 24 horas. Nos seres humanos, reações circadianas mais pronunciadas causam luz de ondas curtas do que ondas longas. A razão para isso é a melanopsina * , que é parte integrante da avaliação circadiana da intensidade da luz, mais efetivamente captura fótons a um comprimento de onda de cerca de 480 nm. É esse fato que se tornou a base da teoria do "dano" da iluminação azul na forma de seu forte efeito no relógio biológico.

A melanopsina * é um tipo de fotopigmento pertencente à família de proteínas retinianas fotossensíveis chamadas opsinas e codificadas pelo gene Opn4. Na retina de mamíferos, existem duas categorias adicionais de opsinas envolvidas na formação de imagens visuais: rodopsina (roxo visual) em bastonetes e fotopsina (tipos I, II e III) em cones.

O problema é que o laboratório e as condições reais são muito diferentes, e neste último geralmente não há correlação direta entre a cor percebida e a excitação da melanopsina. Portanto, embora o relógio biológico de mamíferos receba sinais cromáticos baseados em bastões, o efeito da cor nas respostas circadianas à luz ainda não foi estabelecido.

No estudo que estamos considerando hoje, os cientistas decidiram determinar a natureza e o significado funcional dos efeitos cromáticos no sistema circadiano do mouse. A iluminação policromática foi usada nos experimentos, e os ratos com sensibilidade espectral alterada dos cones (Opn1mwR) desempenharam o papel de sujeitos experimentais. Assim, foi possível criar condições que diferem uma da outra na cor, garantindo a ativação idêntica da melanopsina e dos bastonetes.

Resultados da pesquisa

Os sinais coloridos obtidos das hastes atingem os núcleos supraquiasmáticos * (SCN) e podem afetar a fase do relógio biológico. No entanto, ainda não está claro quais cores ativam mais ativamente as reações circadianas e como esse mecanismo promove a sincronização * in vivo.

O núcleo supraquiasmático * é o núcleo da região anterior do hipotálamo, cuja principal tarefa é a regulação dos ritmos circadianos em mamíferos.

Sincronização * - neste caso, significa um termo da cronobiologia que explica a coordenação do período e da fase do sistema circadiano com o período e a fase do ritmo externo.

Ao amanhecer e durante o pôr do sol, ocorre uma mudança nos espectros da luz ambiente. Segue-se que a luz cuja cor se assemelha ao crepúsculo (ou seja, azul) causará reações circadianas mais fracas que a cor da mesma intensidade, mas relacionada ao período diurno (ou seja, de amarelo para branco).

Essa hipótese pode ser verificada alterando a composição espectral (ajuste de cor sem referência à intensidade da luz) da iluminação policromática usada nos experimentos ( 1A ).


Imagem Nº 1

O sistema circadiano de mamíferos rastreia a intensidade da luz através de uma combinação de sinais de melanopsina e sinais externos da retina transmitidos internamente por células ganglionares da retina sensíveis à luz * (ipRGCs).

A célula ganglionar * é um neurônio da retina capaz de gerar impulsos nervosos.

Durante os experimentos, os cientistas mudaram o espectro da iluminação sem alterar sua intensidade. Os camundongos experimentais tiveram certas alterações - sua haste de retina nativa M-opsina (λmax = 511 nm) foi substituída por L-opsina humana (λmax = 556 nm).

O habitat dos camundongos experimentais recebeu iluminação indireta difusa (dispersa) de fontes de LED controladas independentemente ( 1A ).

Antes das experiências diretas, as características policromáticas da iluminação eram calibradas (parâmetros de controle - 385, 460 e 630 nm), reconstruindo assim a iluminação natural (luz branca, ou seja, luz do dia) em laboratório.

O ajuste dos parâmetros de controle permitiu a criação de estímulos experimentais. O primeiro estímulo maximizou a excitação da L-opsina e minimizou a excitação da S-opsina (L + S, luz "amarela"). O segundo estímulo minimizou a excitação da L-opsina e maximizou a ativação da S-opsina (LS + luz azul).

Nos experimentos, um método bastante simples, porém eficaz, foi usado para avaliar o efeito da cor da iluminação no período circadiano - corrida voluntária na roda.

Durante as experiências, oito camundongos foram expostos a períodos alternados de 2 semanas de iluminação constante de LS + (azul) e L + S (amarelo) em 3 intensidades espaçadas logaritmicamente ( 1B ).

Como esperado, o período circadiano se prolongou com o aumento da intensidade. Além disso, também foi detectado um efeito significativo de cor, com períodos circadianos mais longos quando iluminados com L + S (amarelo) do que com LS + (azul) ( 1C ).

Somente essa observação sugere que a iluminação azul tem menos efeito no sistema circadiano do que a iluminação amarela.

Apesar do fato de que uma mudança na intensidade da iluminação em ambos os casos levou a uma diminuição na atividade dos ratos, não foi encontrada uma clara dependência da atividade e da cor da iluminação ( 1D ).

Considerando que a base dos experimentos é a modulação seletiva da razão de atividade das L-opsinas e S-opsinas, o comportamento circadiano em camundongos sem fototransdução de condução ( 1E ) sob iluminação uniforme não deve ter nenhuma alteração no comportamento circadiano. Em outras palavras, se os ratos não têm cones, então, em teoria, uma mudança na cor da iluminação não deve afetá-los.

Isso foi confirmado na prática. Sete camundongos experimentais sem cones, embora mostrassem uma reação a uma mudança na intensidade da iluminação, não reagiram a uma mudança de cor ( 1F e 1G ). Na intensidade máxima de iluminação, os camundongos sem cones mostraram atividade (percorrida na roda) com muito mais frequência e mais tempo (em 7 de 11 experimentos emparelhados) na luz azul do que no amarelo. Embora apenas 1 em cada 15 experimentos emparelhados com ratos comuns (com cones) tenha mostrado um resultado semelhante.

Quando a intensidade da luz era mínima, os dois grupos de ratos apresentavam a mesma atividade, independentemente da cor da luz.

Além disso, os cientistas decidiram confirmar que a redução do período circadiano (atividade) na intensidade máxima de iluminação e na cor azul é o resultado da influência da cor e não da intensidade.

Para isso, 14 camundongos foram expostos aos estímulos L + S (amarelo) e LS + (azul) com uma frequência de 2 semanas. Isto foi seguido por um período de iluminação de um tipo intermediário (correspondendo a um dia nublado em condições reais) com graus variados de iluminação ( 1H ): L + S + (claro) e LS- (escuro).

Esperava-se que, se a diminuição da atividade sob luz azul refletisse uma diminuição na iluminação efetiva das hastes, com pouca luz, a atividade fosse ainda mais reduzida. Como nos experimentos, uma diminuição significativa da atividade foi detectada sob iluminação azul, em contraste com o amarelo ( 1I e 1J ). Mas as diferenças de atividade na iluminação brilhante e fraca não foram detectadas.

No total, esses dados confirmam o efeito específico dos sinais cromáticos das hastes no ritmo circadiano. Assim, a cor azul enfraquece significativamente as reações circadianas à iluminação e, portanto, os estímulos azuis devem ser menos eficazes na redefinição do relógio biológico do que os amarelos equivalentes.

Para testar esta hipótese, os cientistas avaliaram primeiro mudanças temporárias nos ritmos comportamentais dos ratos em resposta a pulsos agudos de iluminação L + S (amarelo) e LS + (azul) imediatamente após a transição do ciclo LD (claro / escuro) para a escuridão constante. A ciclicidade das experiências não foi superior a 5 minutos, a fim de evitar possíveis adaptações com uma maior exposição a vários estímulos externos.

É curioso que a mudança de fase após a iluminação azul seja insignificante, mas mesmo com a iluminação amarela não houve desvios perceptíveis. Portanto, pulsos de luz azul e amarelo nítidos não têm diferença na força do efeito sobre a atividade dos ratos e seu comportamento em geral. No entanto, como os próprios cientistas admitem, essa experiência é muito específica, pois possui parâmetros claros, que não são da natureza, portanto, não pode 100% garantir o recebimento desses resultados em condições naturais.

Na próxima etapa do estudo, os cientistas perceberam uma experiência ainda mais incomum. Durante 7 dias, os ratos (8 indivíduos) foram mantidos em um ciclo LD equilibrado (12 horas - dia e 12 horas - noite) com luz branca. Após 7 dias, quando a próxima fase do dia deveria chegar, ela foi movida para frente ou para trás por 6 horas, substituindo esse período por uma fase com iluminação azul ou amarela ( 2A ).


Imagem No. 2

Verificou-se que as mudanças na atividade causadas pela iluminação amarela ocorreram muito mais rapidamente ( 2B ) do que as causadas pelo azul, em ambos os casos uma mudança de fase (6 horas para frente e 6 horas atrás). Quanto aos camundongos sem cones, no caso deles, nenhuma alteração na atividade foi detectada no caso da luz azul ou amarela ( 2C e 2D ).

Este experimento confirma que os estímulos azuis modulam a atividade das reações circadianas à luz com muito menos eficiência do que os estímulos amarelos ao retornar ao ritmo circadiano correto e equilibrado.

A cor da iluminação aumenta a chance de sinais menores que levam à sincronização circadiana. Os dados observacionais juntos representam um mecanismo pelo qual os sinais de cores contribuem para a sincronização circadiana, reduzindo as respostas aos sinais de luz cuja cor se assemelha ao crepúsculo tardio.

Para estudar a importância desse mecanismo, os cientistas criaram uma nova câmara de teste para assuntos experimentais, que permite rastrear e controlar mais dinamicamente a intensidade e a cor da iluminação. Além disso, sensores infravermelhos foram instalados na nova câmera, detectando os menores movimentos associados ao despertar, e não apenas às mudanças diárias de comportamento.

Antes de tudo, era necessário verificar se os sinais de cores suportam a sincronização quando as mudanças diárias na intensidade da luz são insignificantes. Para camundongos experimentais, essas circunstâncias são consideradas muito fora do padrão, ou seja, não haviam encontrado uma situação anterior, o que permite uma avaliação mais precisa da relação entre sincronização, luz e cor.


Imagem No. 3

O primeiro passo foi avaliar a capacidade dos ratos de manter a sincronização com mudanças diárias significativas na cor da iluminação, mas sem alterar sua intensidade.

Inicialmente, o ciclo diário era equilibrado (12:12), depois a fase do dia era substituída por L + S (amarelo) e a fase escura por LS + (azul) e vice-versa, luz em LS + e escura em L + S ( 3A ).

Nos dois casos, os ratos perderam imediatamente a sincronização e simplesmente rodaram pela câmera por mais tempo do que no ciclo diário normal ( 3B ). Dada a mesma reação à iluminação azul e amarela, podemos assumir com segurança que o comportamento dos ratos não está relacionado à cor. A cor é apenas um modulador de respostas a mudanças na intensidade da luz.

Em seguida, os cientistas decidiram verificar se as mudanças diárias de cor aumentarão a sincronização com a variabilidade diária da intensidade da luz. Para isso, duas novas variantes das condições experimentais foram criadas. No primeiro, houve uma ligeira mudança na intensidade da luz diária sem alterar a cor; no segundo, a intensidade mudou de acordo com o mesmo esquema, mas a cor da luz também mudou.

Como esperado, no primeiro caso, os camundongos perderam imediatamente a sincronização e sua atividade aumentou ao longo do dia ( 3D ). No entanto, na segunda versão do experimento, uma influência tão forte no comportamento dos ratos quanto às mudanças na intensidade da luz foi atenuada por uma mudança na cor. Ou seja, a cor contribuiu para manter a sincronização diária em ratos ( 3C ).

Resumindo o exposto, podemos dizer que a cor da iluminação pode afetar a sincronização do ciclo 12:12, mas para isso é necessário alterar não apenas a cor da iluminação, mas também sua intensidade.

Os cientistas não descartam o fato de que em algumas regiões do planeta as mudanças diurnas na intensidade da luz podem ser muito mais fortes (o exemplo dos cientistas é o verão do Ártico). Portanto, alguns animais podem muito bem usar a cor como um fator adicional na sincronização circadiana. No entanto, a maioria dos animais ainda usa iluminação colorida para compensar flutuações estocásticas no ritmo diário de intensidade da luz (por exemplo, no caso de tempo nublado).

O aumento da cobertura de nuvens pode reduzir significativamente a intensidade da luz natural, o que torna os horários do nascer e do pôr do sol mais imprecisos se você confiar apenas na intensidade. Mas não é assim, porque a mudança do espectro de cores para o azul ainda ocorre, independentemente da cobertura de nuvens.


Imagem No. 4

Naturalmente, os cientistas tiveram que verificar essa teoria, para a qual criaram outra câmara experimental na qual as nuvens foram levadas em consideração ( 4A ). Ou seja, foram simulados ciclos de três dias de latitude norte com um nível de nuvens em constante mudança. Sob tais condições, a intensidade da luz mudou, mas a cor da iluminação era fixa, semelhante à luz do dia.

Inicialmente, 12 indivíduos experimentais permaneceram na câmara com um ciclo diurno e noturno de 16: 8, com alterações diárias na intensidade e cor da iluminação. Em seguida, simulações diárias de intensidade foram simuladas devido a nuvens com ou sem alteração de cor ( 4A e 4B ).

Apesar do fato de a sincronização ser a mesma para as duas variantes de condições ( 4C ), a maioria das mudanças no comportamento estava relacionada especificamente às condições sem sinais de cores.

Uma avaliação comparativa das mudanças no comportamento mostrou uma deterioração significativa na sincronização apenas com uma mudança na intensidade, mas não sob condições naturais ( 4E ). A atividade dos ratos mudou ( 4F ) somente quando houve uma mudança na intensidade (sem envolvimento de cores).

Para um conhecimento mais detalhado das nuances do estudo, recomendo que você analise o relatório dos cientistas .

Epílogo

Se combinarmos todos os resultados dos experimentos realizados neste estudo, podemos dizer com segurança que uma mudança na intensidade da luz afeta diretamente a atividade dos ratos durante o dia, mas as mudanças de cor não têm esse efeito. Antes, o oposto era assumido. No entanto, em experimentos anteriores, segundo os cientistas, um método incorreto foi usado - uma mudança na proporção da luz de ondas curtas e longas, o que leva a mudanças sutis na intensidade da iluminação e mudanças significativas em sua cor. Como resultado, verificou-se que a cor afeta a atividade, não a intensidade, porque praticamente não mudou e, portanto, nem foi levada em consideração. Neste trabalho, a intensidade de iluminação foi incluída nos experimentos.

Além disso, a iluminação azul, como mostra as experiências, afeta o comportamento dos ratos muito menos do que a iluminação amarela. A totalidade dessas observações refuta completamente a teoria de que a iluminação azul pode afetar adversamente o biorritmo de um animal, incluindo humanos. Graças a este trabalho, não apenas recebemos dados mais precisos sobre a correlação da iluminação (intensidade e cor) e ritmo circadiano, mas também percebemos que nem todos os estudos são realizados corretamente, o que leva a resultados imprecisos e, às vezes, completamente incorretos. Confie, mas verifique como eles dizem.

Com base em novos dados, você pode ajustar com mais precisão e, mais importante, ajustar corretamente a iluminação da sala, dependendo da hora do dia e da finalidade deles. Infelizmente, na maioria dos casos, observamos um total desprezo pela iluminação em muitos escritórios, shopping centers e, mais triste, escolas. No entanto, deve-se entender que a iluminação adequada não é um capricho banal, mas uma necessidade real do nosso corpo. Para alguns, parece que a iluminação é um aspecto insignificante que afeta a saúde humana, mas mesmo pequenas omissões podem levar a consequências significativas.

Obrigado pela atenção, continuem curiosos e tenham uma boa semana de trabalho, pessoal. :)

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