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VISIONARY INSIGHTS

Erkenntnisse über die Auswirkungen von blauem Licht

ELOÏSE SOK
14. November 2018

Seit einiger Zeit warnen immer mehr Werbeanzeigen, Zeitungsartikel und Berichte vor den potenziellen Gefahren von blauem Licht. Wenn man den Quellen glauben darf, schadet blaues Licht unseren Augen, stört unseren Schlaf und wirkt sich sogar ungünstig auf unsere Essgewohnheiten aus. Wenn Sie zudem wie ich Brillenträger sind und oft am Bildschirm arbeiten, kann es durchaus sein, dass Ihr Augenarzt oder Optiker Ihnen eine Brille mit Blaulichtfilter verschrieben hat.

Die Auswirkungen von blauem Licht werden in den Medien hinterfragt (Quellen: englisch-/deutschsprachige Blogs)

 

Wussten Sie jedoch, dass das Sonnenlicht, dem wir jeden Tag ausgesetzt sind, ebenfalls einen grossen Blau-Anteil aufweist? Dennoch scheinen wir dadurch weder in unserer Existenz bedroht noch dazu gezwungen zu sein, uns Tag und Nacht zu unserem Schutz in Höhlen zurückzuziehen. Was soll man also glauben? Ist blaues Licht wirklich gefährlich? Wenn ja, unter welchen Bedingungen? Und von welcher Art von blauem Licht sprechen wir überhaupt?

Versuchen wir also, uns einen Überblick über den Stand der Forschung zu diesem Thema zu verschaffen.

Die fotochemischen Auswirkungen von blauem Licht

UV-Strahlung und violettblaues Licht liegen mit Wellenlängen zwischen 380 und 495 nm im energiereichsten Bereich des Lichtspektrums und sind daher potenziell schädlich für das menschliche Auge. 

Spektrum des sichtbaren Lichts

Zwar sind die schädlichen Auswirkungen von UV-Strahlung, insbesondere auf die Haut und die Augen (z. B. grauer Star), bereits seit Langem bekannt. Aktuelle Forschungen haben jedoch durch die Kombination von Untersuchungen am Menschen und Experimenten mit Zellkulturen und verschiedenen Tierarten gezeigt, dass durch die Einwirkung von violettblauem Licht bestimmte Augenerkrankungen wie AMD (altersbedingte Makuladegeneration, die zur dauerhaften Erblindung führt) im Laufe der Zeit verschlimmert werden.1,2 Wissenschaftler bei der französischen staatlichen Forschungseinrichtung INSERM haben durch Experimente mit Netzhäuten von Schweinen die gefährlichsten Wellenlängen ermittelt. Diese liegen im Bereich zwischen 415 und 455 nm, mit einem Spitzenwert bei 430 nm.3

Bestimmte Bevölkerungsgruppen wie Kinder, Personen mit aphaken Augen (ohne Linse) oder pseudophaken Augen (mit künstlicher Linse) und lichtempfindliche Personen wie AMD-Patienten reagieren stärker auf diese Wellenlängen als andere. Das individuelle Risiko hängt von der kumulativen Strahlendosis des blauen Lichts ab, der eine Person ausgesetzt ist (und dementsprechend von der Lichtstärke und Dauer der Exposition). Die wiederholte Exposition gegenüber Licht mit moderater Stärke über längere Zeiträume reicht bereits aus, um das Risiko einer Netzhautschädigung zu erhöhen.1

In epidemiologischen Studien konnte noch nie eine schädigende Wirkung von blauem Licht beim Menschen nachgewiesen werden. Das liegt insbesondere daran, dass die kumulative Exposition und die individuelle Anfälligkeit schwer zu ermitteln sind.1,4 Besonders im Hinblick auf die Lichtstärke und die kumulative Gesamtdauer der Exposition, ab der sich blaues Licht negativ auswirkt, besteht noch immer Unklarheit.

Auswirkungen auf den Schlaf-Wach-Rhythmus 

Wie bereits in einem früheren Blogartikel erwähnt, beleuchten aktuelle Forschungsergebnisse unter anderem die wichtige Rolle, die Licht – insbesondere auch blaues Licht – für die Regulierung des Schlaf-Wach-Rhythmus und anderer biologischer Funktionen des Menschen spielt. Bei der Exposition am Tag fördert es nicht nur unsere Konzentrationsfähigkeit, sondern sorgt auch für einen erholsameren Nachtschlaf. Es verbessert unser Erinnerungsvermögen, hebt unsere Stimmung und hat viele weitere positive Effekte. Sind wir ihm jedoch nachts ausgesetzt, verstellt es unsere innere Uhr und bringt unseren biologischen Rhythmus durcheinander. Die Folgen können von Schlaflosigkeit bis hin zu schweren Erkrankungen wie Diabetes, Fettleibigkeit oder Krebs reichen.5

Wie kommt es, dass blaues Licht einen solchen Einfluss auf uns hat? Unsere Netzhaut verfügt über Fotorezeptoren mit dem beinahe unaussprechlichen Namen «intrinsisch fotosensitive retinale Ganglienzellen» (ipRGC), die hauptsächlich sogenannte nicht-visuelle Aufgaben übernehmen. Sie enthalten ein Fotopigment namens Melanopsin, das auf einen blauen Farbbereich (Wellenlänge ca. 460–480 nm, Türkisblau) besonders empfindlich anspricht.6 Es wurde ebenfalls festgestellt, dass dieser Bereich der maximalen Empfindlichkeit mit der Regelung der Melatoninkonzentration,im Zusammenhang steht, dem sogenannten Schlafhormon, dessen Ausschüttung unterdrückt wird, wenn wir blauem Licht ausgesetzt sind. Der Bereich der maximalen Empfindlichkeit unseres visuellen Systems (die von den Zapfen- und Stäbchenzellen abhängt) liegt im Vergleich dazu im grünen Farbbereich (bei ca. 550 nm).

Maximale Empfindlichkeit der verschiedenen Fotorezeptoren im menschlichen Auge
Quelle:  Amundadottir, M.L.,
 Lockley S.W., Andersen M. (2015): Unified framework to evaluate non-visual spectral effectiveness of light for human health,.


Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Forschung in diesem Bereich noch lange nicht als abgeschlossen betrachtet werden kann und dass weitere Studien erforderlich sind, insbesondere in Bezug auf die genauen quantitativen Werte, ab denen diese Effekte ausgelöst werden.

Fragen im Zeitalter der Digitalisierung und der LEDs

Die Frage der Auswirkungen von blauem Licht hat nach der Verbreitung der LED (Leuchtdiode) auf dem Markt für Leuchten und Elektronikartikel an Bedeutung gewonnen. Da LEDs mit einer langen Lebensdauer und einem geringen Energiebedarf aufwarten können, kommen sie immer häufiger als Leuchtmittel zum Einsatz, unter anderem auch in Smartphone-, Tablet- und Computer-Bildschirmen.

Diese neuen Leuchtmittel weisen jedoch eine Besonderheit auf: Obschon sie oberflächlich betrachtet weisses Licht produzieren, strahlen sie auch sehr stark im blauen Spektralbereich (insbesondere sogenannte «kaltweiss» leuchtende LEDs mit einer Farbtemperatur um ca. 6000 K). Eine Analyse ihres Lichtspektrums offenbart, anders als bei herkömmlichen Leuchtmitteln, einen hohen Anteil an blauem Licht (mit einem Wellenlängenbereich von 380–500 nm).

 


Spektren verschiedener Lichtquellen (Quelle: http://powersscientific.com)

Da wir uns mit immer mehr LED-Leuchtmitteln umgeben, nimmt die Debatte um die Auswirkungen von blauem Licht zunehmend Fahrt auf. Auch wenn der Ausgang dieser Debatte derzeit noch offen ist, steht eines fest: Wenn Sie nach Sonnenuntergang Probleme mit dem Einschlafen haben, sollten Sie sich fragen, ob Sie nicht vielleicht etwas zu viel Zeit mit Candy Crush auf Ihrem Smartphone, mit den E-Mails auf Ihrem Computer,8,9 oder mit dem Probekochen für die nächste Runde «Das perfekte Dinner» in Ihrer Küche verbringen, die natürlich hell erleuchtet ist, weil Sie schliesslich genau erkennen müssen, was in Ihrem Topf vor sich geht …

Was ist mit Sonnenlicht?

Im Gegensatz zu anderen uns bekannten Lichtquellen enthält Sonnenlicht eine grosse Menge aller Farben des sichtbaren Spektrums. Wie in der obenstehenden Abbildung ersichtlich, weist die Sonne im Vergleich zu künstlichen Lichtquellen eine deutlich höhere Lichtstärke auf und ist zudem die Quelle mit dem grössten Anteil blauen Lichts.

Tagsüber möglichst viel Zeit in der Sonne zu verbringen, ist also das beste Mittel, seine innere Uhr zu kalibrieren und die durch nicht-visuelle Zellen gesteuerten Körperfunktionen zu aktivieren. Doch leisten wir dadurch nicht gleichzeitig dem Risiko von Augenschäden Vorschub? Auch hierbei kommt es letztendlich weniger darauf an, ob wir blauem Licht ausgesetzt sind oder nicht, sondern vielmehr auf die Gesamtmenge, die wir im Laufe unseres Lebens in Augenschein nehmen. Um das Risiko beim Aufenthalt im Freien gering zu halten, sollten Sie deshalb grundsätzlich darauf achten, möglichst nie ungeschützt direkt in die Sonne zu blicken. Das gilt allerdings auch beim Aufenthalt in geschlossenen Räumen, wenn die Sonne sehr tief steht und sich im direkten Blickfeld befindet.

Fazit und Empfehlungen

Blaues Licht hat gleichermassen negative wie positive Auswirkungen auf die Gesundheit. Wie es sich konkret auf einen Menschen auswirkt, hängt von der Tageszeit, der Dauer und der Lichtstärke ab.

Es ist zudem festzuhalten, dass die Auswirkungen sich je nach Art des blauen Lichts unterscheiden: Violettblaues Licht ist für die fotochemischen Effekte auf der Netzhaut verantwortlich, während türkisblaues Licht unseren biologischen Rhythmus beeinflusst.

In Bezug auf die Netzhaut erlaubt die aktuelle Studienlage keine abschliessende und genaue Beurteilung der Schädlichkeit von blauem Licht für den Sehapparat des Menschen. Zur Beurteilung der Auswirkungen ist die Strahlendosis jedoch der wichtigste Faktor. Individuelle Merkmale wie Alter und genetische Veranlagung sind ebenfalls zu beachten. Es sind weitere Studien erforderlich, um die mittel- und langfristigen Auswirkungen der kumulativen Exposition gegenüber blauem Licht zu erforschen. Allerdings wurden bereits Empfehlungen hinsichtlich der Belastung durch blaues Licht sowohl im beruflichen als auch im privaten Umfeld in verschiedene Normen aufgenommen. Dies ist zum Beispiel in Frankreich der Fall, wo in der Norm NF EN 62471 vier Risikogruppen für Lichtquellen wie LEDs festgelegt wurden, die sich nach der maximal zulässigen Lichteinwirkung auf das menschliche Auge richten.10 Abgesehen davon sind mittlerweile neuartige Brillengläser erhältlich, die die Filterung eines Teils des blauen Lichts ermöglichen. Sie sind nicht nur für AMD-Patienten bestimmt, sondern können auch von gesunden Menschen genutzt werden, um die möglichen negativen Auswirkungen von blauem Licht zu vermindern.

Die Auswirkungen von blauem Licht auf den Schlaf-Wach-Rhythmus und den Schlaf selbst sind mittlerweile allerdings wohlbekannt, und nach und nach werden Empfehlungen diesbezüglich ausgesprochen. Die Internationale Beleuchtungskommission CIE hat kürzlich mehrere technische Dokumente über die nicht-visuellen Auswirkungen von Licht veröffentlicht, die den Kenntnisstand in diesem Bereich widerspiegeln.11,12 Auch werden vom Normungsausschuss ISO/TC 274 derzeit Anstrengungen zur Berücksichtigung dieser Auswirkungen in künftigen internationalen Normen unternommen. In der Zwischenzeit können Sie eine einfache Empfehlung berücksichtigen, um sich fitter zu fühlen und besser zu schlafen: Achten Sie tagsüber auf viel Sonnenlicht, verwenden Sie zur Beleuchtung abends möglichst «warmweisse» Leuchtmittel (mit einer Farbtemperatur um ca. 2700 K) und lassen Sie Ihre Bildschirme nach Sonnenuntergang ausgeschaltet. Wenn Sie sich jedoch nicht ganz von Ihren Geräten trennen können, schaffen vielleicht Apps wie f.lux, Nightshift (iOS) oder Twilight (Android) Abhilfe.13


Sie schlafen besser, wenn Sie tagsüber auf ausreichend Sonnenlicht achten und abends künstliche Lichtstrahlung möglichst reduzieren.

 

Eloise SokEloïse Sok ist Concept Creator bei SageGlass Europa & Mittleren Osten. Sie hat einen universitären Doppelabschluss im Bereich Ingenieurwissenschaften der Ecole Centrale in Frankreich und der Tsinghua Universität in China. Zu ihren Forschungsschwerpunkten zählen nachhaltiges Bauwesen, Tageslicht und der Komfort der Gebäudenutzer. Ihr Motto: "Leidenschaft ist unsere grösste Stärke".

 

 


 

1 ANSES (2010) Effets sanitaires des systèmes d’éclairage utilisant des diodes électroluminescentes

2 Good, G.W., (2014) Light and Eye Damage, American Optometric Association

3 Arnault E, Barrau C, Nanteau C, Gondouin P, Bigot K, Viénot F, Gutman E, Fontaine V, Villette T, Cohen-Tannoudji D, Sahel JA, Picaud S. (2013) Phototoxic action spectrum on a retinal pigment epithelium model of age-related macular degeneration exposed to sunlight normalized conditions. PLoS One. Aug 23; 8(8)

4 Lagacé, J.P., (2016) La lumière bleue nous cause-t-elle vraiment les bleus ? Optimétriste Mars-Avril 2016

5 R. G. Foster and K. Wulff, “The rhythm of rest and excess,”Nature Reviews Neuroscience, vol. 6, no. 5, pp. 407–414, 2005.

6 Berson DM, Dunn FA, Takao M. Phototransduction by Retinal Ganglion Cells That Set the Circadian Clock. Science 2002; 295: 1070–1073.

7 Najjar RP, Chiquet C, Teikari P, Cornut PL, Claustrat B, Denis P, Cooper HM, Gronfier C. Aging of non-visual spectral sensitivity to light in humans: compensatory mechanisms? Plos One, 2014 Jan 23:9(1)

8 Cajochen C, Frey S, Anders D, Späti J, Bues M, Pross A, Mager R, Wirz-Justice A, Stefani O.(2011) Evening exposure to a light-emitting diodes (LED)-backlit computer screen affects circadian physiology and cognitive performance.J Appl Physiol (1985). 2011 May;110(5):1432-8. doi: 10.1152/japplphysiol.00165.2011

9 Chang, A.M., Aeschbach, D., Duffy, J.F., Czeisler, C.A., (2015) Evening use of light-emitting eReaders negatively affects sleep, circadian timing, and next-morning alertness, 1232–1237,PNAS, vol. 112 no. 4

10 NF EN 62471 Sécurité photobiologique des lampes et des appareils utilisant des lampes

11 CIE Statement on Non-visual effects of Light. Recommending proper light at the proper time

12 CIE TN 003 :2015 Report on the First International Workshop on Circadian and Neurophysiological Photometry

 

Zusätzliche Informationen: