Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
HCL – Das richtige Licht zur richtigen Zeit
Lichtkonzepte, die sich am Verlauf des Tageslichts und seinen Wirkungen auf den Menschen orientieren, können maßgeblich zu unserem Wohlbefinden beitragen. Sie fördern Leistung und Konzentration ebenso wie den Schlaf-Wach-Rhythmus, was mittlerweile durch wissenschaftliche und praktische Studien nachgewiesen ist [1].
Der Beitrag geht auf die Entwicklung und den Stand von Forschung, Technik und Normung im Bereich nicht-visueller Lichtwirkungen ein und zeigt die aktuellen Anwendungsmöglichkeiten auf.
Es sind schon über 20 Jahre vergangen, seit durch die Arbeiten von Brainard [2] und Thapan [3] im Jahr 2001 nachgewiesen wurde, dass es im menschlichen Auge eine vorher unbekannte Art von Lichtrezeptor gibt.
Einleitung (Grundlagen)
Dieser damals entdeckte Lichtrezeptor bewirkt unter anderem, dass Licht mit hohen Blauanteilen in der Nacht die Ausschüttung des Hormons Melatonin ins Blut verhindert. Damals eine unglaubliche Entdeckung, da man dachte, vom Auge schon alles zu wissen. Diese sogenannten „intrinsisch photosensitiven retinalen Ganglienzellen“ (ipRGC) wurden inzwischen nicht nur beim Menschen, sondern bei nahezu allen Wirbeltieren nachgewiesen.
Hormonelle Wirkung
Melatonin wirkt beim Menschen als Schlafhormon. Die beobachtete Melatoninunterdrückung funktioniert am stärksten mit Licht, das – ähnlich wie natürliches Tageslicht – hohe Anteile bei Wellenlängen um 440 – 540 nm aufweist. Das Wort „intrinsisch“ soll verdeutlichen, dass die Lichtempfindlichkeit dieser Ganglienzellen von einem eigenen in diesen Zellen enthalten lichtempfindlichen Protein herrührt – dem Melanopsin. Etwa 2 – 3 % aller Ganglienzellen in der Netzhaut enthalten das Photopigment Melanopsin und sind damit selbst lichtempfindlich.
Das Absorptionsspektrum von Melanopsin (Bild 1b) ist die Basis für die Bewertung von Licht hinsichtlich seiner nicht-visuellen Wirkungen. Nicht-visuelle Wirkungen von Licht werden daher auch melanopische Wirkungen genannt. Nur blaue und grüne Spektralanteile tragen zu den melanopischen Wirkungen bei.
Lage und Empfindlichkeit der Zellen
Auch die Lage der retinalen Ganglienzellen im Auge ist anders als die der Zapfen, welche für Helligkeits- und Farbsehen am Tag verantwortlich sind. Während letztere im Zentrum der Netzhaut in der Sehgrube (Fovea) konzentriert sind, um ein scharfes Abbild von Objekten zu ermöglichen, sind die melanopsinhaltigen Ganglienzellen, welche die biologische Wirkung vermitteln, über die gesamte Netzhaut verteilt und tragen nicht direkt zur Wahrnehmung eines Bildeindrucks bei.
Die Empfindlichkeit der ipRGC ist im unteren und nasalen Bereich der Retina höher als im oberen Bereich. Sie werden daher von dem natürlichen Tageslicht, das von oben und aus einem großen Raumwinkelbereich kommt, besonders gut stimuliert [4].
Um die Rezeptoren im unteren Bereich anzuregen, muss das Licht somit bevorzugt aus dem oberen Halbraum kommen (Bild 2). Dies entspricht genau dem Gesichtsfeld, aus dem im Freien auch der größte Teil des Tageslichts ins Auge fällt.
Kunstlicht, das eine hohe melanopische Wirkung haben soll, muss somit neben dem hohen Blauanteil auch diese räumliche Lichtverteilung simulieren. Dafür sind größere helle Lichtflächen, wie sie durch indirekte Beleuchtung erreicht werden können, erforderlich. Flächenhafte Leuchten an der Raumdecke oder helle, angestrahlte Wände sind dafür geeignet. Insbesondere zum Ausschluss von Störungen wie Blendung muss auch berücksichtigt werden, dass Auge und Kopf nicht statisch sind, sondern sich in ständiger Bewegung befinden.
Bilder
