我们知道,人类眼睛接收到可见光,经由视网膜的锥状细胞和杆状细胞产生视觉信号,传递到大脑,产生客观世界的视觉图像,实现对周边的观察与了解。
但不可忽视的一个现象,有些先天失调的盲人,视椎细胞和视杆细胞丧失功能,可是他们瞳孔仍能对光线有所反应,并维持着正常的生物节律,而有些摘除了眼球的盲人则患有昼夜节律紊乱、睡眠失调等症状。人们推测视网膜上除视椎细胞和视杆细胞外还有其他的光受体。
2002年,美国布朗大学的戴维·布森等人通过实验研究证实了哺乳动物视网膜上存在着第三类感光细胞——内在光敏视网膜神经节细胞(ipRGCs)。锥状细胞和杆状细胞负责视觉,而第三类感光细胞(ipRGCs)控制人的生理节律。
第三类感光细胞(ipRGCs)的发现,推动了非视觉光照效应的研究与证实,开启了光健康的“阳光大道”。
一方面,第三类感光细胞(ipRGCs)参与调节许多人体非视觉生物效应,包括人体生命特征的变化、激素的分泌和兴奋程度。另一方面,2017年诺贝尔生理学或医学奖授予在关于生物昼夜节律调控分子机制的研究中有新发现的杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·杨3位科学。而时间生物学奠基人科林·皮特里格提出“生物钟可以被周期性的环境信号所牵引”,在光照、进食时间、环境温度、社交活动、药物调节等诸多因素之间,光照是在生物钟同步化过程中最强有力的授时因子。
通过光的非视觉通道,光信号通过视网膜上的内在光敏感视网膜神经节细胞(ipRGC),信号层层传输的结果是通过松果体影响激素分泌,最终影响了人的昼夜节律,而包括警觉性、皮质醇、褪黑激素、核心温度、睡眠等相应与人的节律一致的24小时为周期的各种人体表型指标,同时也受到这一通道的影响。同时,ipRGC也是瞳孔收缩的重要机制。
人类眼睛的非视觉生物效应表明了光和照明与人类健康、精神状态、舒适度、警觉性、注意力、工作效率等有着密切的关系。随着照明科学、医学和生物学的深入研究,揭示了光可以通过刺激褪黑激素分泌起到调节人体生物节律的作用,从而可以通过控制照明参数和照明环境来干预人的负面情绪,改善某些疾病症状。
总之,通过非视觉光照的刺激形成了光的节律效应和情绪效应,光的节律效应帮助人们调节昼夜节律、改善睡眠障碍,光的情绪效应帮助人们改善情绪障和认知障碍。