Die faszinierenden Blau- und Orangetöne am Himmel zu Beginn und am Ende eines sonnigen Tages könnten eine wesentliche Rolle bei der Einstellung der inneren Uhren des Menschen spielen. Eine neuartige LED-Leuchte, die abwechselnd orangefarbenes und blaues Licht aussendet, übertraf zwei andere Lichtgeräte bei der Erhöhung des Melatoninspiegels in einer kleinen Gruppe von Studienteilnehmern. Diese Erkenntnisse, die im Journal of Biological Rhythms veröffentlicht wurden, scheinen einen neuen Maßstab für die Fähigkeit des Menschen zu setzen, seinen Tagesrhythmus zu beeinflussen, und spiegelen einen wirksamen neuen Ansatz zur Bekämpfung der saisonal-affektiven Störung (SAD) wider.

Wie die inneren Uhren unsere Körperfunktionen regulieren

Eine Reihe von Gesundheitsproblemen und Stimmungsstörungen wird auf nicht synchronisierte circadiane Rhythmen zurückgeführt. Eine solche Asynchronität wird durch jahreszeitliche Veränderungen, einen Mangel an natürlichem Licht, Nachtschichten und Flüge über mehrere Zeitzonen hinweg begünstigt. „Unsere innere Uhr sagt uns, wie sich unser Körper zu verschiedenen Tageszeiten verhalten soll, aber die Uhr muss gestellt werden, und wenn unser Gehirn nicht mit der Tageszeit synchronisiert ist, funktioniert dies nicht richtig“, erklärte Jay Neitz, Mitautor des Artikels und Professor für Augenheilkunde an der UW School of Medicine.

Circadiane Rhythmen werden täglich durch die 24-Stunden-Sonnenzyklen von Hell und Dunkel trainiert und zurückgesetzt, die Schaltkreise in den Augen stimulieren, die mit dem Gehirn kommunizieren. Mit diesen Informationen produziert das Gehirn Melatonin, ein Hormon, das Organismen dabei hilft, synchron mit der Sonnennacht schläfrig zu werden. Menschen, die täglich viele Stunden in künstlichem Licht verbringen, haben oft einen Tagesrhythmus, bei dem die Melatoninproduktion hinter der von Menschen zurückbleibt, die mehr natürlichem Licht ausgesetzt sind. Viele kommerzielle Beleuchtungsprodukte sind so konzipiert, dass sie diese Verzögerungen ausgleichen oder ihnen entgegenwirken. Die meisten dieser Produkte, so Neitz, betonen die blaue Wellenlänge, weil bekannt ist, dass sie Melanopsin beeinflusst, ein Fotopigment in den Augen, das mit dem Gehirn kommuniziert und am empfindlichsten auf Blau reagiert.

Auswirkungen verschiedener künstlicher Lichtquellen auf die Melatoninproduktion

Im Gegensatz dazu, beeinflusst das von den Forschern entwickelte Licht das Melanopsin-Fotopigment nicht. Es hat laut Neitz abwechselnd blaue und orangefarbene Wellenlängen, die einen blau-gelben Gegenschaltkreis stimulieren, der über die Zapfen-Fotorezeptoren in der Netzhaut funktioniert. Dieser Schaltkreis ist viel empfindlicher als Melanopsin, und wird von unserem Gehirn verwendet, um unsere inneren Uhren zurückzusetzen. Der Hauptautor der Studie war James Kuchenbecker, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter für Augenheilkunde an der Medizinischen Fakultät der University of Washington. Er wollte die Auswirkungen verschiedener künstlicher Lichtquellen auf die Melatoninproduktion vergleichen.

Er und seine Kollegen entwickelten und führten einen Test mit drei Geräten durch:

• ein weißes Licht mit 500 Lux (eine Helligkeit, die für allgemeine Büroräume geeignet ist)
• eine kurzwellige blaue LED, die Melanopsin auslösen soll
• die neu entwickelte LED mit blauen und orangefarbenen Wellenlängen, die 19 Mal pro Sekunde wechseln, um ein sanftes weißes Leuchten zu erzeugen

Ziel war es, herauszufinden, welcher Beleuchtungsansatz bei sechs Studienteilnehmern am effektivsten die Phase der Melatoninproduktion vorantreibt. Alle Teilnehmer unterzogen sich dem folgenden Schema, bei dem sie jedem der drei Testlichter ausgesetzt wurden:

Gerät mit abwechselnd blauem und orangefarbenem LED-Licht funktionierte am besten

Am ersten Abend wurden mehrere Speichelproben entnommen, um den Beginn und den Höhepunkt der Melatoninproduktion der Teilnehmer zu ermitteln. Für jeden Probanden bestimmte der Beginn dieser Phase, wann er morgens zwei Stunden lang dem Testlicht ausgesetzt wurde. An diesem Abend wurden erneut Speichelproben entnommen, um festzustellen, ob die Melatoninphase der Probanden im Vergleich zu ihren individuellen Basislinien früher begonnen hatte. Während jedes Tests wurde die Exposition gegenüber anderen Lichtquellen kontrolliert. Die drei Testphasen waren so verteilt, dass die Probanden zu ihren normalen Basislinienphasen zurückkehren konnten, bevor sie ein neues Gerät starteten.

In Bezug auf die Verschiebung der Melatonin-Produktionsphase funktionierte das Gerät mit abwechselnd blauem und orangefarbenem LED-Licht am besten, mit einer Phasenverschiebung von 1 Stunde und 20 Minuten. Das blaue Licht führte zu einer Phasenverschiebung von 40 Minuten. Das weiße Licht mit 500 Lux führte zu einer Verschiebung von nur 2,8 Minuten. Neitz deutete auf das von seinem Team entwickelte Licht und erklärte:„Auch wenn unser Licht für das bloße Auge weiß aussieht, glauben wir, dass Ihr Gehirn die abwechselnden blauen und orangefarbenen Wellenlängen als die Farben am Himmel erkennt. Der Schaltkreis, der die größte Melatoninverschiebung bewirkt, möchte Orange und Blau sehen.“