Hệ thống tuần hoàn của động vật và con người thường được thiết lập lại sau 24 giờ để duy trì đồng bộ với thời gian của môi trường bên ngoài. Và quá trình này được đồng bộ nhờ vào việc tiếp xúc của cơ thể đối với ánh sáng ban ngày và ban đêm. Các nghiên cứu được thực hiện trong phòng thí nghiệm và các nghiên cứu khác trong 25 năm qua, trong đó các tác động của ánh sáng lên hệ thống thời gian sinh học của con người đã được nghiên cứu. Các kết quả đã chứng minh rằng: cường độ, thời gian và bước sóng ánh sáng ảnh hưởng đến đồng hồ sinh học của con người. Vậy ánh sáng tác động đến tuần hoàn của con người như thế nào?
Nội dung bài viết
Nhịp sinh học là gì?
Nhịp sinh học là các biến thể về sinh lý và hành vi tồn tại với thời gian chu kỳ gần 24 giờ ngay cả khi không có các kích thích môi trường định kỳ. Người ta đưa ra giả thuyết rằng hệ thống này đã phát triển để dự đoán và do đó tối ưu hóa thời gian hành vi và sinh lý của sinh vật theo chu kỳ môi trường liên quan đến vòng quay của trái đất. Ở hầu hết các sinh vật, quá trình xâm nhập này xảy ra thông qua tiếp xúc thường xuyên với ánh sáng và bóng tối.
Kết quả từ báo cáo ban đầu cho thấy, ánh sáng tác động đến con người không nhạy cảm bằng so với các sinh vật khác và nhạy cảm hơn với các tín hiệu xã hội để lôi kéo hệ thống sinh học của họ. Tuy nhiên, những nghiên cứu về sau lại mang đến kết quả ngược lại: hệ thống sinh học của con người giống như các sinh vật khác trong tổ chức và phản ứng với ánh sáng, và nhạy cảm với ánh sáng như các sinh vật khác.
Phản ứng phụ thuộc pha của hệ thống sinh học của con người với ánh sáng
Các nghiên cứu về tác động của ánh sáng đối với hệ thống sinh học của côn trùng, thực vật và động vật được thực hiện từ cuối những năm 1950 đến những năm 1970 đã chứng minh rằng thời gian của một kích thích ánh sáng có ảnh hưởng quan trọng đến hướng và cường độ đáp ứng với kích thích đó.
Những nghiên cứu chỉ ra rằng hệ thống sinh học của cả sinh vật sống về đêm và ban ngày nhạy cảm nhất với ánh sáng trong đêm sinh học. Do con người ngủ suốt hầu hết đêm sinh học của họ, do đó, việc kiểm tra ảnh hưởng của ánh sáng đến hệ thống sinh học của con người do đó đòi hỏi trong chu kỳ ngủ-thức phải được thay đổi để mang lại sự kích thích ánh sáng tại thời điểm nhạy cảm cao nhất. Sự thao túng thời gian đánh thức giấc ngủ là mối quan tâm trong các nghiên cứu ánh sáng sớm nhất của con người, bởi vì các báo cáo trước đây cho thấy tín hiệu xã hội ảnh hưởng đến nhịp sinh học của con người.
Trong thí nghiệm được tiến hành, đối tượng được tiếp xúc với nhiều giờ ánh sáng mỗi tối trong một tuần và thời gian nhịp sinh học của nhiệt độ cơ thể và cortisol huyết tương được đánh giá trước và sau tuần tiếp xúc với ánh sáng buổi tối. Cả hai nhịp đều được thay đổi khoảng 6 giờ và kiểm tra dữ liệu nhiệt độ được thu thập trong suốt thí nghiệm cho thấy sự thay đổi đã xảy ra chỉ sau 2 ngày.
Phát hiện này cho thấy ánh sáng có thể có tác động nhanh và mạnh này đến thời gian của nhịp sinh học của con người khiến cho việc thực hiện một loạt nghiên cứu ở những người trẻ bình thường.
Kết quả cho thấy: con người cũng giống như các sinh vật khác, nhạy cảm nhất với các kích thích ánh sáng trong đêm sinh học và ít nhạy cảm hơn với ánh sáng vào giữa ngày sinh học. Khi con người tiếp xúc với một kích thích ánh sáng vào cuối ngày sinh học / đêm sinh học sớm, thì kích thích đó tạo ra sự dịch chuyển pha (chuyển sang một giờ sau) và các kích thích ánh sáng xuất hiện trong đêm sinh học muộn / sinh học sớm ngày sản xuất giai đoạn trước ca (chuyển sang một giờ trước đó).
Phản ứng phụ thuộc cường độ của hệ thống sinh học của con người với ánh sáng
Báo cáo từ các nghiên cứu ở các sinh vật không phải người chỉ ra rằng hệ thống sinh học cho thấy các phản ứng phụ thuộc cường độ vào các kích thích ánh sáng bên cạnh các phản ứng phụ thuộc vào pha với ánh sáng. Điều tra mối quan hệ cường độ – phản ứng với ánh sáng thường được thực hiện bằng cách áp dụng các kích thích ánh sáng có cùng thời lượng và thành phần quang phổ ở pha sinh học cố định, nhưng thay đổi cường độ ánh sáng.
Các báo cáo ban đầu từ các nghiên cứu ở người đã chứng minh rằng việc thay đổi cường độ của một kích thích ánh sáng sẽ tạo ra lượng ức chế khác nhau của hormone melatonin.
Trong nghiên cứu 1 xung ở người trẻ tuổi để kiểm tra mối quan hệ giữa độ rọi và các biện pháp cảnh giác, và thấy rằng ánh sáng mạnh hơn có tác dụng lớn hơn đối với các biện pháp cảnh giác chủ quan và khách quan.
Các phát hiện từ tất cả các nghiên cứu này chỉ ra rằng hệ thống sinh học của con người có thể nhạy cảm với mức độ ánh sáng khá mờ, bao gồm cả ánh nến.
Phản ứng của hệ thống sinh học của con người đối với việc tiếp xúc với ánh sáng liên tục
Các nghiên cứu về hiệu ứng ánh sáng ở động vật có vú đã chứng minh rằng các xung ánh sáng ngắn có thể ảnh hưởng đến hệ thống sinh học và hệ thống này dường như tích hợp các xung ánh sáng ngắn được áp dụng theo trình tự. Chúng tôi đã tiến hành các thí nghiệm để khám phá xem hệ thống sinh học của con người có đáp ứng với các kích thích trong thời gian ngắn hay không và liệu hệ thống sinh học của con người có khả năng tích hợp các kích thích ánh sáng ngắn hay không. Kết quả đã chứng minh rằng con người phản ứng với thời gian tiếp xúc với ánh sáng ngắn hơn so với trước đây đã được công nhận và cường độ của phản ứng có liên quan theo cách phi tuyến tính với thời gian ánh sáng có trong kích thích.
Các kích thích ánh sáng không liên tục đã được thử nghiệm như một phương pháp để điều chỉnh nhịp sinh học của người làm việc theo ca với lịch làm việc ban đêm / ngày ngủ. Các báo cáo từ các nghiên cứu như vậy đã chỉ ra rằng ánh sáng chói xen kẽ trong khi làm việc ban đêm có thể hỗ trợ điều chỉnh hệ thống sinh học theo lịch làm việc ban đêm.
Độ nhạy bước sóng của hệ thống sinh học của con người
Để tìm hiểu xem sự dịch chuyển pha của con người với ánh sáng có cho thấy độ nhạy bước sóng ngắn hay không, một nghiên cứu đã được thực hiện trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, trong đó việc tiếp xúc với ánh sáng đơn sắc trong 6,5 giờ được áp dụng ở vùng trễ pha ở các đối tượng nhìn thấy được.
Các phản ứng với ánh sáng đơn sắc của 460nm và mật độ photon bằng nhau được xác định là 460nm và chúng tôi quan sát thấy rằng cả hai sự chuyển pha và ức chế melatonin đều lớn hơn đáng kể ở những đối tượng tiếp xúc với ánh sáng 460nm so với những người nhận được ánh sáng 555nm.
Chúng tôi cũng nhận thấy rằng trong thời gian phơi sáng 6,5 giờ, các đối tượng tiếp xúc với ánh sáng 460nm tự đánh giá là cảnh giác hơn đáng kể, cho thấy thời gian phản ứng nhanh hơn và ít mất chú ý hơn và cho thấy công suất EEG ít hơn và công suất alpha cao hơn EEG so với các đối tượng tiếp xúc đến ánh sáng 555nm, phù hợp với hiệu ứng cảnh báo lớn hơn của ánh sáng bước sóng ngắn.
Gần đây, một nghiên cứu được thực hiện trong phòng thí nghiệm của chúng tôi đã báo cáo rằng các phản ứng không tạo thành hình ảnh đối với ánh sáng ở hai người mù thị giác là nhạy cảm với bước sóng ngắn.
Sự thích nghi của hệ thống sinh học của con người với ánh sáng tối trước
Các nghiên cứu về tế bào cảm quang sinh học cho thấy một cơ chế theo đó phản ứng quan sát được trong các nghiên cứu ở người có thể xảy ra. Những nghiên cứu đã chứng minh rằng phản ứng của các tế bào cảm quang này bị ảnh hưởng bởi lịch sử ánh sáng trước đó, chứng minh phản ứng lớn hơn với kích thích ánh sáng sau khi tiếp xúc với ánh sáng mờ và giảm khả năng phản ứng với kích thích ánh sáng sau khi tiếp xúc với ánh sáng nền.
Cùng với nhau, những phát hiện này cho thấy rằng mô hình tổng thể của ánh sáng và bóng tối trong 24 giờ mà con người tiếp xúc đóng vai trò trong sự nhạy cảm tiếp theo đối với tiếp xúc với ánh sáng, và do đó bị cuốn vào. Những phát hiện này cũng cho thấy hệ thống sinh học của những cá nhân ít tiếp xúc với ánh sáng mạnh có thể trở nên nhạy cảm hơn với mức độ ánh sáng vừa phải. Vì hầu hết các nghiên cứu cho thấy rằng con người hiện đại tiếp xúc với ánh sáng khá ít và thay vào đó dành phần lớn thời gian thức dậy dưới ánh sáng cường độ trong nhà, những phát hiện này có thể có liên quan thực tế rất quan trọng đối với hầu hết con người.
Sự xâm nhập của hệ thống sinh học của con người bằng ánh sáng
Việc tiếp xúc thường xuyên với ánh sáng và bóng tối là sự đồng bộ hóa chính của hệ thống sinh học của con người với ngày mặt trời. Trung bình, thời gian của hệ thống sinh học của con người dài hơn 24 giờ. Điều này có nghĩa là để hệ thống sinh học vẫn đồng bộ với môi trường bên ngoài, ở hầu hết mọi người, nó phải được thiết lập lại bởi một sự thay đổi trước giai đoạn nhỏ mỗi ngày. Đối với các cá nhân có thời gian sinh học ngắn hơn 24 giờ, sự xâm nhập được thực hiện thông qua sự dịch chuyển trễ pha.
Những nghiên cứu về sự ràng buộc đã chứng minh rằng hệ thống sinh học của con người rất giống với các sinh vật khác và góc pha của sự xâm nhập ở người chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của ánh sáng. Thông tin này có ý nghĩa đối với việc hiểu và phát triển các phương pháp điều trị rối loạn giấc ngủ nhịp sinh học.
Như vậy, việc sử dụng ánh sáng tác động đến tuần hoàn con người, làm cho việc điều tiết cảm xúc là hoàn toàn có thể và chính là xu hướng chiếu sáng của tương lai. Tuy nhiên, để làm được điều này đòi hỏi chúng ta phải có một cái nhìn tổng quan về không gian sống và sự lắp đặt ánh sáng cảm xúc đảm bảo khoa học cũng như các hoạt động sinh hoạt của con người.
Nguồn tham khảo: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2717723/
Bạn có thể quan tâm: