Das Sehen, ein komplexer Prozess, beruht auf der Umwandlung verschiedener Lichtwellenlängen in elektrische Impulse, die im Gehirn als Farben und Helligkeit dekodiert werden.
Fotorezeptoren in der Netzhaut, sogenannte Zapfen, ermöglichen bei ausreichendem Licht ein scharfes, detailliertes und farbiges Sehen.
Andererseits tragen Stäbchen zum Sehen bei schlechten Lichtverhältnissen bei und ermöglichen es uns, verschiedene Grautöne zu unterscheiden, allerdings mit weniger Präzision.
Die elektrischen Impulse werden dann an Ganglienzellen in der Netzhaut weitergeleitet und von der Sehrinde im Gehirn weiterverarbeitet, was zur Wahrnehmung eines farbigen Bildes führt.
Lichtfarbe und Einfluss auf den Schlaf
Es ist wichtig zu beachten, dass Umgebungslicht uns nicht nur das Sehen ermöglicht, sondern auch unseren Schlafzyklus und unseren Tagesrhythmus beeinflusst.
Spezialisierte Ganglienzellen wie die Zapfen und Stäbchen sind lichtempfindlich und reagieren stark auf kurzwelliges Licht bei etwa 490 Nanometern.
Wenn wir Licht ausgesetzt werden, das ausschließlich aus kurzen Wellenlängen zwischen 440 und 490 Nanometern besteht, nehmen wir es als blau wahr.
Wenn solches Licht die Ganglienzellen aktiviert, signalisieren sie der inneren Uhr, dass es Tag ist. Ausschlaggebend ist nicht die wahrgenommene Farbe, sondern die Intensität des Lichts pro Wellenlänge.
Stäbchen, Zapfen und Farben
Dr. Christine Blume vom Zentrum für Chronobiologie der Universität Basel, die die Wirkung von Licht auf den Menschen erforscht, wirft die Frage auf, ob die Zapfen und damit die Farbe des Lichts auch die innere Uhr beeinflussen.
„Auch die lichtempfindlichen Ganglienzellen erhalten Informationen von den Zapfen. Da stellt sich die Frage, ob die Zapfen und damit die Lichtfarbe auch einen Einfluss auf die innere Uhr haben“, erklärt Dr. Blume.
„Denn die markantesten Veränderungen in Helligkeit und Lichtfarbe treten bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang auf und markieren den Beginn und das Ende eines Tages“, sagt Blume.
In einer 2019 an Mäusen durchgeführten Studie wurde vermutet, dass gelbliches Licht einen stärkeren Einfluss auf die innere Uhr hat als bläuliches Licht. Beim Menschen wird die Hauptwirkung von Licht auf die innere Uhr und den Schlaf jedoch wahrscheinlich über die lichtempfindlichen Ganglienzellen vermittelt.
Dr. Blume fügt hinzu: „Es gibt Grund zu der Annahme, dass die Farbe des Lichts, die von den Zapfen kodiert wird, auch für die innere Uhr relevant sein könnte.“
Untersuchung der Wirkung von Lichtfarben
Um den Wahrheitsgehalt dieser Hypothesen aufzudecken, setzte das Forschungsteam 16 gesunde Freiwillige am späten Abend eine Stunde lang bläulichen oder gelblichen Lichtreizen aus. Als Kontrollbedingung wurde ein Weißlichtreiz einbezogen.
Die Lichtreize wurden sorgfältig entwickelt, um die farbempfindlichen Zapfen in der Netzhaut unterschiedlich zu aktivieren, während die Stimulation der lichtempfindlichen Ganglienzellen unter allen drei Bedingungen konstant blieb. Dadurch konnten die Forscher die spezifischen Auswirkungen von Farbe auf die innere Uhr und den Schlaf isolieren.
„Diese Methode der Lichtstimulation ermöglicht es uns, die Lichteigenschaften, die möglicherweise eine Rolle bei der Wirkung von Licht auf den Menschen spielen, auf saubere experimentelle Weise zu trennen“, sagt Manuel Spitschan, Professor für Chronobiologie und Gesundheit an der Technischen Universität München, der ebenfalls beteiligt war in der Studie.
Im Schlaflabor untersuchten die Forscher, ob die Farbe des Lichts einen Einfluss auf die inneren Uhren der Teilnehmer hatte.
Sie bewerteten auch die Zeit, die die Freiwilligen zum Einschlafen brauchten, die Tiefe ihres Schlafes zu Beginn der Nacht, ihre gemeldete Müdigkeit und ihre Reaktionsfähigkeit, die natürlicherweise mit zunehmender Schläfrigkeit abnimmt.
Erkenntnisse zu Lichtfarbe, Schlaf und inneren Uhren
Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass die Variation der Lichtfarbe entlang einer Blau-Gelb-Dimension keine relevante Rolle für die innere Uhr oder den Schlaf des Menschen spielt. Dies widerspricht den Ergebnissen der oben genannten Mausstudie.
„Wir haben keine Hinweise darauf gefunden, dass die Variation der Lichtfarbe entlang einer Blau-Gelb-Dimension eine relevante Rolle für die innere Uhr oder den Schlaf des Menschen spielt“, sagt Dr. Blume.
„Vielmehr stützen unsere Ergebnisse die Erkenntnisse vieler anderer Studien, dass die lichtempfindlichen Ganglienzellen für die innere Uhr des Menschen am wichtigsten sind“, sagt der Wissenschaftler.
Manuel Spitschan glaubt, dass diese Studie dazu beiträgt, die Lücke zwischen Grundlagenforschung und praktischer Anwendung zu schließen.
Er bemerkt: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass es bei der Planung und Gestaltung der Beleuchtung wahrscheinlich am wichtigsten ist, die Wirkung von Licht auf die lichtempfindlichen Ganglienzellen zu berücksichtigen. Die Zapfen und damit die Farbe spielen eine sehr untergeordnete Rolle.“
Auswirkungen von „blauem Licht“ und zukünftige Forschung
Es bleibt zu prüfen, ob die Farbe des Lichts unter veränderten Parametern wie längerer Lichteinwirkung oder wechselnden Zeitfenstern keinen Einfluss auf den Schlaf hat. Folgestudien sind erforderlich, um diese Fragen zu beantworten und weitere Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen Lichtfarbe, der inneren Uhr und dem Schlaf zu liefern.
Experten weisen häufig darauf hin, dass das kurzwellige „blaue Licht“, das von Smartphones und Tablets ausgestrahlt wird, unseren biologischen Rhythmus und Schlafrhythmus stört.
Daher wird empfohlen, diese Geräte früh am Abend zu verwenden oder den Nachtschichtmodus zu aktivieren, der kurzwelliges Licht abschwächt und einen gelblichen Farbton verleiht.
Allerdings stellt Dr. Blume fest, dass diese gelbliche Anpassung ein unnötiges Nebenprodukt ist. „Technisch gesehen können wir das kurzwellige Licht in diesen Displays reduzieren, ohne die Farbe zu verändern, aber kommerzielle Mobiltelefone müssen diesen Ansatz noch übernehmen“, erklärt sie.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Studie mit dem Mythos über den Einfluss von Lichtfarben auf die innere Uhr und den Schlaf des Menschen aufräumt. Während lichtempfindliche Ganglienzellen eine wichtige Rolle spielen, ist die Farbe des Lichts, wie sie von Zapfen kodiert wird, weniger relevant.
Da sich zukünftige Forschungen eingehender mit diesem Thema befassen, ist es von entscheidender Bedeutung, die zentrale Rolle lichtempfindlicher Ganglienzellen bei der Entwicklung von Beleuchtungslösungen zu erkennen, die gesunde Schlafmuster fördern und das allgemeine Wohlbefinden unterstützen.
Die vollständige Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Natur menschliches Verhalten.
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