光照對(duì)人體生理的影響

易沖沖

摘 要： 光源的光強(qiáng)及色溫對(duì)人體分泌褪黑素有很大的影響，而褪黑素的含量又直接影響人的睡眠質(zhì)量，同時(shí)光強(qiáng)及色溫對(duì)人體體溫的調(diào)節(jié)及中樞神經(jīng)系統(tǒng)有一定的作用。一個(gè)合理的光強(qiáng)及色溫的匹配對(duì)現(xiàn)代都市人來(lái)說(shuō)已變得非常重要。

關(guān)鍵詞： 光照 人體生理 影響

伴隨著現(xiàn)代人生活質(zhì)量的不斷提高，人們對(duì)照明的要求不斷提高，從使用的照明光源的進(jìn)化史看，由當(dāng)初的燃油燈到鎢絲燈再到熒光燈及現(xiàn)在大量使用的LED燈，都證明人們對(duì)照明光源的要求在不斷提高，不僅僅需要光源滿足工作生活照明的要求，還需要考慮光源對(duì)人生理功能的影響，從而實(shí)現(xiàn)舒適照明與健康照明，于是光源的光強(qiáng)及色溫成為不得不考慮的兩個(gè)物理參量。

一、光照對(duì)人睡眠的影響

位于人體簡(jiǎn)腦腦前丘和丘腦之間有一紅褐色的豆?fàn)钚◇w，人們把它稱(chēng)作為松果體，松果體能夠產(chǎn)生一種叫做褪黑素（melatonin）的激素，這種激素分泌后，將進(jìn)入人體的血液、尿液及細(xì)胞內(nèi)外液中，進(jìn)入血液中的褪黑素具有延長(zhǎng)睡眠的功效。醫(yī)學(xué)表明，褪黑素能夠縮短睡覺(jué)覺(jué)醒時(shí)間及入睡時(shí)間，具有使淺睡時(shí)間縮短，深睡時(shí)間延長(zhǎng)，次日早晨喚醒閾值降低的作用，而光源色溫則直接影響松果體對(duì)褪黑素的分泌。

根據(jù)研究表明，褪黑素分泌的含量與黑暗時(shí)間的長(zhǎng)度成正比，也就是說(shuō)，松果體在夜間分泌的褪黑素含量高于白晝。同時(shí)，褪黑素的分泌受光源色溫的影響，對(duì)于健康的人體來(lái)說(shuō)，446nm～477nm的波長(zhǎng)被認(rèn)為是最可能對(duì)褪黑素產(chǎn)生分泌作用的范圍[1]。也就是說(shuō)，紅光對(duì)褪黑素的合成會(huì)比綠光的抑制作用弱。換句話說(shuō)，用紅光燈照射人體，將有利于褪黑素的釋放，促進(jìn)人體的睡眠，綠光對(duì)松果體分泌褪黑素的抑制作用較強(qiáng)，從而使得血液中褪黑素的含量降低，不利于人的睡眠。Cardinail等人對(duì)近紫外線、藍(lán)光、綠光、黃光及紅光的研究表明，褪黑素的分泌受綠色光譜的影響最大。日本學(xué)者登倉(cāng)尋寶所做的一個(gè)實(shí)驗(yàn)也能夠證明這一點(diǎn)。他用1000k的紅光燈、綠光燈及藍(lán)光燈分別在人們就寢前對(duì)房間進(jìn)行照明，發(fā)現(xiàn)在用紅光燈照明房間的實(shí)驗(yàn)者能夠較快地進(jìn)入睡眠，并達(dá)到較深的睡眠深度，因此表明：紅光對(duì)松果體釋放褪黑素的抑制能力較弱。而在用藍(lán)光和綠光照明房間的實(shí)驗(yàn)者進(jìn)入睡眠的時(shí)間較長(zhǎng)，并且達(dá)到一個(gè)相對(duì)較淺的睡眠深度，這表明：綠光和藍(lán)光對(duì)松果體釋放褪黑素的抑制能力較強(qiáng)[2]。因此，使用偏紅色光譜的燈光照明有利于人們保持較高質(zhì)量的睡眠，而使用偏藍(lán)綠色光譜的燈光不利于人們保持高質(zhì)量的睡眠。

血液中褪黑素的分解同樣受制于光照，在夏季，夜晚短，白晝長(zhǎng)，陽(yáng)光能夠較早地照射到人體，從而使血液中的褪黑素迅速分解，因而人們能夠較早地起床并且精神狀態(tài)較好。而在冬季，夜晚長(zhǎng)，白晝短，早晨陽(yáng)光出現(xiàn)的時(shí)間較晚，體內(nèi)的褪黑素不能夠迅速分解，即使人在早晨蘇醒了，也常常感覺(jué)仍是精神萎靡不振，特別是早晨被鬧鐘強(qiáng)制喚醒的上班族或是學(xué)生更是感覺(jué)睡意蒙蒙，總覺(jué)得睡眠不足。從這一角度出發(fā)，可以借用室內(nèi)燈光對(duì)人進(jìn)行“軟喚醒”，而不用鬧鐘對(duì)人進(jìn)行“硬喚醒”。只需要對(duì)室內(nèi)燈光進(jìn)行智能控制，通過(guò)設(shè)定使室內(nèi)照明燈具提前開(kāi)啟，自動(dòng)調(diào)節(jié)光源的光強(qiáng)及色溫，光源提早照射人體，從而使血液內(nèi)的褪黑素提前迅速分解，以至于使人輕松起床，并且感覺(jué)精神飽滿、心情舒暢。

二、光照對(duì)人體溫調(diào)節(jié)的影響

在日常生活中，人們會(huì)對(duì)光源照度的明暗和色溫的高低與環(huán)境溫度冷熱的相互作用而產(chǎn)生對(duì)熱的舒適感。當(dāng)人體接受高亮度及偏紅色光譜的燈光照射時(shí)，能夠給人們溫暖的感覺(jué)，當(dāng)人體接受到低亮度及偏藍(lán)綠色光譜的燈光照射時(shí)，能夠使人有涼爽冷清的感覺(jué)。光源色溫對(duì)人體體溫調(diào)節(jié)作用有一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，就是當(dāng)人體在夜間暴露于高色溫光源時(shí)體溫會(huì)有所升高，然而，這種升高只會(huì)出現(xiàn)在褪黑素含量較高的夜間。這就表明光源色溫對(duì)人體溫的調(diào)節(jié)具有一定的作用，同時(shí)照度和色溫影響人體內(nèi)部的溫度變化。

Sako等人報(bào)道：當(dāng)人體由26℃的環(huán)境溫度轉(zhuǎn)入15℃較冷的環(huán)境時(shí)（相對(duì)濕度溫50%），在3000K的色溫光源下，平均皮膚溫度的下降比在5000K和7500K時(shí)要明顯，而體心溫度的下降則是在7500K的光源下最顯著[3]。這就表明，當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)光源色溫能影響體熱的散失，對(duì)人體體溫調(diào)節(jié)起著一定的作用。Yasukouchi等人的色溫對(duì)人體體溫調(diào)節(jié)的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明這一點(diǎn)，于是可以得出的結(jié)論是低色溫光源可以阻礙人體表面的熱散失，從而延緩人體體溫的下降。因此，在高溫環(huán)境中的人體體溫升高時(shí)，若用高色溫光源照射，則有利于人體體溫的恢復(fù)。

三、光照對(duì)人體中樞神經(jīng)的影響

有一種叫做“季節(jié)性情緒紊亂（SAD）”或者稱(chēng)為“冬日抑郁癥”的病癥。這種病癥與一般的抑郁癥不一樣，一般的抑郁癥不受季節(jié)的影響，而SAD多發(fā)于日照較短的冬季，表現(xiàn)為一種季節(jié)性的病癥。

當(dāng)人們進(jìn)入一個(gè)光強(qiáng)及色溫匹配不一樣的室內(nèi)光環(huán)境時(shí)，則會(huì)有不一樣的感覺(jué)，或是神經(jīng)得以松弛、心情舒暢，或是神經(jīng)緊張，感覺(jué)壓抑容易發(fā)怒。這就表明光強(qiáng)及色溫能夠影響人的自主神經(jīng)系統(tǒng)及中樞神經(jīng)系統(tǒng)，同時(shí)表明光源色溫對(duì)人的情緒有一定的主導(dǎo)作用。

Kuller等人研究了光源照度和色溫對(duì)人體腦電圖的影響，其報(bào)告中說(shuō)明，在高色溫光源的作用下，腦電圖上的alpha波成分的減少比在低色溫光源的作用下明顯，同時(shí)bete波指數(shù)增加幅度是在高色溫作用下明顯，進(jìn)而說(shuō)明，高色溫能夠引起大腦興奮性的提高[4]。于是可以得出的結(jié)論是高色溫光源的照射能夠使大腦覺(jué)醒水平提高，有助于腦力活動(dòng)效率的提高。Marikawa的實(shí)驗(yàn)報(bào)告指出，在7500K的色溫光源作用下，視力和腦力的活動(dòng)后的疲勞恢復(fù)速度比在3000K或是5000K的條件慢[5]，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果則可以表明高色溫不利于視覺(jué)和腦疲勞的恢復(fù)。因此，在長(zhǎng)時(shí)間從事了腦力勞動(dòng)后應(yīng)選擇在低色溫的光源環(huán)境下休息。

四、結(jié)語(yǔ)

對(duì)于身處現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的人們來(lái)說(shuō)，已經(jīng)脫離以往的日出而作，日落而息的工作生活狀態(tài)，現(xiàn)代的照明設(shè)備已經(jīng)能夠完全滿足夜間工作對(duì)光照度的需求。因此工作時(shí)間不僅限于白天，休息時(shí)間也不僅限于夜晚，在工作或是休息的時(shí)候，適當(dāng)?shù)墓庹諒?qiáng)度及色溫能夠提高人們的工作效率及休息質(zhì)量。偏紅色光譜的燈光有利于褪黑素的釋放促進(jìn)人睡眠，有利于視覺(jué)及腦疲勞的恢復(fù)，早晨提前的光照能夠?qū)崿F(xiàn)“軟喚醒”，使人們輕松起床，精神飽滿。低色溫的光源能夠減小人體表面熱的散失。

綜上所述，一款低價(jià)的、能夠調(diào)節(jié)光強(qiáng)及色溫及能夠根據(jù)需要智能調(diào)節(jié)光強(qiáng)及色溫的燈具將會(huì)是下一個(gè)階段人們對(duì)室內(nèi)光源的一個(gè)普通要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]George C. Brainard， Ignacio Provencio. Photoreception for the Neurobehavioral Effects of Light in Humans. 2 CIE Expert Symposium on “Lighting and Health”.2006.pp：6-21.

[2]登倉(cāng)尋寶·光の量と質(zhì)，の人體生理學(xué)上の意[J].照明學(xué)會(huì)，2000，84（1）.

[3]Sako H，Suehiro T， Kawahara M ， etal.Compound Effect of Color temperature of Lighting and Ambient Temperature [J].Ann Physiol Anthropo，1993，12（2）：110.

[4]Kulle R，Wetterberg L.Melatonin，Cortical EEG，ECG and Subjective Comfort in Health Human Impact of two Fluorescent Lamp Tupes at two Light Intensities [J].Light Res Technol，1993，25（1）：71-80.

[5]Inoue M， Katsuura T， Harada H. The Effect of Color Tempreature on Visual Fatigue[J]. JAppl Human Sci， 1997， 16（5）：218.