Mit der Kraft des Lichts

Ohne Licht würde der Mensch auch nicht funktionieren; Licht ist für viele physiologische Prozesse essenziell und der wichtigste Taktgeber für lebensnotwendige Biorhythmen. Neben Energie, Wärme und Vitamin D3 bringt uns die Sonne den Rhythmus der Jahreszeiten sowie den von Tag und Nacht, woran alle Lebensformen angepasst sind. Die gebaute Umwelt und artifizielles Licht ermöglichen es uns jedoch heute, andere Rhythmen für uns geltend zu machen und uns der Natur zu widersetzen. Durch Kunstlicht können wir auch nachts noch sehen und produktiv sein, zusätzlich zwingt uns der moderne Lebensstil in den Innenraum, in dem wir mittlerweile mehr als 90 Prozent unserer Zeit zubringen. Angepasst sind wir an diesen Lebensstilwandel, den Urbanisierung und technischer Fortschritt mit sich bringen, jedoch noch lange nicht. Evolutionär entsprechen wir noch immer dem Menschen aus längst vergangener Zeit, der mit dem ersten Tageslicht aufstand, bei Sonnenuntergang zu Bett ging und meist unter freiem Himmel sein Tagewerk vollbrachte. Doch ist das Licht für uns nur zweckmäßig, um sehen zu können?

Die visuelle Wahrnehmung
Die Antwort darauf liefert unser Körper selbst: Neben der optischen Sehbahn, die über Stäbchen (skotopisches Sehen) und Zäpfchen (photopisches Sehen) die visuelle Wahrnehmung steuert, gibt es eine zusätzliche Signalweiterleitung über unsere Augen: die Retinohypothalamische Bahn (RHT). 150 Jahre lang waren wir der Ansicht, es gäbe nur die genannten zwei Typen an Photorezeptoren im menschlichen Auge, die zum einen auf geringe Helligkeit (Stäbchen) und zum anderen auf das Farbsehen, und dabei in erster Linie auf rotes und grünes Licht spezialisiert sind (92 Prozent aller Zapfen). Betrachtet man die Spektralfarbbereiche des sichtbaren Lichts, so zeigt sich eine gleichmäßige Verteilung der Frequenzbereiche für jede Farbe.
Warum aber sind nur acht Prozent der Zapfen, die für unser Farbsehen verantwortlich sind, auf blaue Lichtfrequenzen spezialisiert? Die Entdeckung eines weiteren Photorezptortypen im Jahr 2002 brachte diesbezüglich Licht ins Dunkel. Die sogenannten retinalen Ganglienzellen (Retina = Netzhaut des Auges) sind nichtvisuelle Photorezeptoren, die über den Sehnerv Signale an ein Areal im Gehirn, den Hypothalamus, weiterleiten. Diese Zellen reagieren im Gegensatz zu den visuellen Rezeptoren besonders sensibel auf blaue Frequenzbereiche mit 459 bis 485 nm Wellenlänge und unterstützen nicht unsere optische Wahrnehmung, sondern führen zur Ausschüttung bzw. Unterdrückung von Hormonen.

Auswirkungen auf die Gesundheit
Der suprachiasmatische Nucleus im Hypothalamus schüttet bei Dunkelheit ermüdende, bei Licht (insbesondere bei blauem) aktivierende Hormone aus und ist unser wichtigster Taktgeber, sozusagen unsere innere biologische Uhr. Er ist für die Regelung unserer zirkadianen (= 24 Stunden) Rhythmen, endokrinen und neurologischen Systeme verantwortlich. Ist es dunkel, so sorgt unser Taktgeber für die Ausschüttung von Melatonin, unser „Schlafhormon“, das uns müde macht und Prozesse unterstützt, die während des Schlafs für unseren Körper wichtig sind. Das fehlende blaue Licht und das Vorhandensein von Melatonin wiederum hemmt die Ausschüttung von Hormonen wie dem Kortisol, das uns Antrieb verschafft, uns leistungsbereit macht und zahlreiche physiologische sowie immunologische Auswirkungen für uns zur Folge hat. Setzen wir uns nachts jedoch einer Belichtung aus, wie es beispielsweise bei Schichtarbeitern der Fall ist, so bringen wir diesen Biorhythmus aus dem Takt, was unser Wohlbefinden und unsere Gesundheit massiv beeinflussen kann. Zu wenig Schlaf durch Melatoninmangel schwächt unser Immunsystem, führt zu hormonbedingter Gewichtszunahme (gesteigerter Appetit durch vermehrte Ausschüttung des Hormons Ghrelin bei wenig Schlaf), zu Konzentrationsproblemen sowie einer reduzierten Merkfähigkeit. Störungen des zirkadianen Rhythmus erhöhen überdies das Risiko, eine psychiatrische Erkrankung wie Depression oder Angststörung zu entwickeln oder unter Stoffwechselstörungen und sogar gewissen Krebsarten (z. B. Mammakarzinom) zu leiden.
Aber nicht nur übermäßige Belichtung bei Nacht, sondern auch ein Mangel an Tageslicht kann über hormonelle Regelkreise negative physiologische und psychologische Auswirkungen induzieren. Das Tageslicht beinhaltet alle vom menschlichen Auge sicht- und unterscheidbaren monochromatischen (reinen) Spektralfarben. Dieser VIS-Bereich enthält alle Wellenlängen von 380 bis 800 nm und somit auch alle photobiologisch wirksamen Frequenzanteile, die den Nucleus suprachiasmaticus beeinflussen – an Intensität und Rhythmus perfekt auf die Bedürfnisse des menschlichen Naturells abgestimmt. Kunstlicht dagegen enthält je nach Typus unterschiedliche Frequenzbereiche, aber nie das gesamte visuelle Spektrum.

Die Kraft des Tageslichts
Natürliches Tageslicht variiert zeitlich in seiner Frequenzintensität (3.500 bis 100.000 Lux) und ist mit einer Farbtemperatur von 5.000 bis 10.000 Kelvin hell und kalt – beides Eigenschaften, für das Kunstlicht keinen vollständigen Ersatz bieten kann; zum einen wegen der hohen Variabilität, zum anderen, weil eine vergleichbare Farbtemperatur im Innenraum höchst unangenehm wäre. Die bestmögliche Belichtung von Räumlichkeiten durch natürliches Tageslicht sollte daher in der Planung von Gebäuden stets berücksichtigt werden.
Je besser wir uns an den natürlichen Rhythmus der Sonne und somit unserer inneren Uhr anpassen, desto gesünder und leistungsfähiger können wir sein. Muss man sich entgegen unserer Natur viel in Räumlichkeiten aufhalten, kann es nicht nur zu Niedergeschlagenheit und Verstimmung, sondern auch zu allen Folgeerkrankungen eines gestörten Biorhythmus kommen. Der richtige Einsatz von Kunstlicht unter Berücksichtigung der biologischen Effekte auf den Menschen kann dieser Entwicklung entgegenwirken. Bei zahlreichen Erkrankungen wie Winterdepression (SAD), Burnout oder Schlafstörungen wird Licht einer Intensität von 2.500 bis 10.000 Lux und Temperatur um die 4.000 K zu therapeutischen Zwecken eingesetzt. Ein hoher Blaulichtanteil reduziert dabei die notwendigen Lux (lx). Am Arbeitsplatz führen Beleuchtungsstärken von über 750 lx zu deutlich besseren Leistungen, kaltes Licht wirkt aktivierend und kann helfen, Leistungseinbußen durch Ermüdung auszugleichen. Blendung reduziert unsere Leistungskapazität, visueller Komfort und subjektive Lichtregulation können stimmungsaufhellend und motivationssteigernd sein. Wegen der lokalen Anordnung der Photorezeptoren in unseren Augen ist von oben einfallendes Licht am effektivsten.
Die Beleuchtung beeinflusst massiv unser Wohlbefinden und unsere Leistung. Der Einsatz von Kunstlicht muss an die Anforderung der Tätigkeiten angepasst werden und sollte sowohl aktivierende (blaues Licht) als auch entspannende (rotes Licht) Momente schaffen. Übermäßige Belichtung sowie die Nutzung von Tablets und Smartphones ohne Blaulichtfilter in der Nacht können zu Störungen des zirkadianen Rhythmus führen und das Risiko erhöhen, psychische Probleme zu entwickeln oder an modernen „Lifestyle-­Diseases“ wie Übergewicht, gewisse Krebsformen oder Diabetes zu erkranken. Die bestmögliche Nutzung von natürlichem Tageslicht sowie der gezielte situations-, aufgaben- und tagesabhängige Einsatz von Licht, insbesondere von blauem Licht, verbessert deutlich die Leistungsfähigkeit und das individuelle Wohlbefinden.

Autorin: Carina Grafetstätter

ZUM AUTOR
Dr.scient.med. Carina Grafetstätter, MScStv. Leitung & Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Ecomedicine der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität Salzburg. Das Institut beschäftigt sich mit der Wirkung von gebauten, natürlichen und virtuellen Umwelten auf den Menschen.