De betoverende blauwe en oranje tinten in de lucht aan het begin en einde van een zonnige dag spelen mogelijk een belangrijke rol bij het instellen van de interne klok van mensen. Een innovatieve LED-lamp die afwisselend oranje en blauw licht geeft, presteerde beter dan twee andere lichtapparaten bij het verhogen van het melatonineniveau in een kleine groep deelnemers aan het onderzoek. Deze bevindingen, gepubliceerd in het Journal of Biological Rhythms, lijken een nieuwe norm te stellen voor het vermogen van mensen om hun circadiane ritme te beïnvloeden en wijzen op een effectieve nieuwe aanpak voor het bestrijden van seizoensgebonden affectieve stoornis (SAD).

Hoe interne klokken onze lichaamsfuncties regelen

Een reeks gezondheidsproblemen en stemmingsstoornissen wordt toegeschreven aan een circadiaan ritme dat niet meer synchroon loopt. Seizoenswisselingen, gebrek aan natuurlijk licht, nachtdiensten en het vliegen tussen verschillende tijdzones kunnen allemaal bijdragen aan deze dissonantie. “Onze interne klok vertelt ons lichaam hoe het zich moet gedragen op verschillende momenten van de dag, maar de klok moet worden ingesteld, en als onze hersenen niet synchroon lopen met het tijdstip van de dag, zullen ze niet goed werken,” legt Jay Neitz uit, co-auteur van het artikel en hoogleraar oogheelkunde aan de UW School of Medicine.

Circadiane ritmes worden dagelijks gecoacht en gereset door de 24-uurs zonnecycli van licht en donker, die circuits in de ogen stimuleren die communiceren met de hersenen. Met deze informatie produceren de hersenen melatonine, een hormoon dat organismen helpt slaperig te worden op het moment dat de zon ’s nachts schijnt. Mensen die vele uren per dag in kunstlicht doorbrengen, hebben vaak een circadiaan ritme dat achterloopt op de melatonineproductie van mensen die aan meer natuurlijk licht worden blootgesteld. Veel commerciële verlichtingsproducten zijn ontworpen om deze vertragingen te compenseren of tegen te gaan. De meeste van deze producten benadrukken de blauwe golflengte omdat bekend is dat deze melanopsine beïnvloedt, een fotopigment in de ogen dat communiceert met de hersenen en het meest gevoelig is voor blauw.

Effecten van verschillende kunstmatige lichtbronnen op de productie van melatonine

Het licht dat door de onderzoekers is ontwikkeld, heeft daarentegen geen invloed op het melanopsine-fotopigment. In plaats daarvan heeft het afwisselend blauwe en oranje golflengten die een blauw-geel tegencircuit stimuleren dat werkt via de kegel fotoreceptoren in het netvlies. Dit circuit is veel gevoeliger dan melanopsine en wordt door onze hersenen gebruikt om onze interne klok te resetten. De hoofdauteur van het onderzoek was James Kuchenbecker, een onderzoeksmedewerker oogheelkunde aan de University of Washington School of Medicine. Hij wilde de effecten van verschillende kunstmatige lichtbronnen op de melatonineproductie vergelijken.

Hij en zijn collega’s ontwikkelden en voerden een test uit met drie apparaten:

• een wit licht van 500 lux (een helderheid die geschikt is voor algemene kantoorruimten)
• een blauwe LED met korte golflengte, ontworpen om melanopsine te activeren
• de nieuw ontwikkelde LED met blauwe en oranje golflengten die 19 keer per seconde veranderen om een zachte witte gloed te produceren.

Het doel was om te bepalen welke verlichtingsaanpak het meest effectief was om de fase van de melatonineproductie bij zes deelnemers aan het onderzoek te bevorderen. Alle deelnemers ondergingen het volgende schema, waarbij ze werden blootgesteld aan elk van de drie testlampen:

Het apparaat met afwisselend blauw en oranje LED-licht werkte het best

Op de eerste avond werden er meerdere speekselmonsters verzameld om te bepalen wanneer de melatonineproductie van de deelnemers begon en een piek bereikte. Voor elke proefpersoon bepaalde het begin van deze fase wanneer ze ’s ochtends twee uur lang werden blootgesteld aan het testlicht. Die avond werden opnieuw speekselmonsters verzameld om te zien of de melatoninefase van de proefpersonen eerder was begonnen in vergelijking met hun individuele basiswaarden. Tijdens elke test werd de blootstelling aan andere lichtbronnen gecontroleerd. De drie testfasen werden gespreid zodat de proefpersonen konden terugkeren naar hun normale basisfase voordat ze met een nieuw apparaat begonnen.

In termen van het verschuiven van de melatoninefase werkte het apparaat met afwisselend blauw en oranje LED-licht het beste, met een faseverschuiving van 1 uur en 20 minuten. Het blauwe licht resulteerde in een faseverschuiving van 40 minuten. Het witte licht van 500 lux zorgde voor een verschuiving van slechts 2,8 minuten. Neitz wees naar het licht dat zijn team had ontwikkeld en legde uit: “Ook al ziet ons licht er met het blote oog wit uit, we geloven dat je hersenen de afwisselende blauwe en oranje golflengten herkennen als de kleuren in de lucht. Het circuit dat de grootste melatonineverschuiving veroorzaakt, wil oranje en blauw zien.”