Меланопсин и циркадные ритмы: как свет влияет на организм
Дата публикации: 21.05.2015
В Петербурге прошел научный семинар о влиянии светового воздействия на функции организма, организованный кафедрой светодиодных технологий и современных функциональных материалов совместно с международной лабораторией перспективных наноматериалов и оптоэлектронных устройств Университета ИТМО. 19 мая 2015 года сотрудник кафедры общей физиологии Санкт-Петербургского государственного университета Дмитрий Берлов рассказал о механизмах формирования реакции человека на свет и актуальных исследованиях в данной сфере.
Принципы функционирования зрения известны уже давно: сведения о том, что светочувствительные клетки глаза называются палочками и колбочками, входят в школьный курс биологии. Они регистрируют поступающий свет с помощью зрительных пигментов, которые называются родопсин и йодопсин, и на основе переданной в мозг информации человек различает цвет, форму и движение объектов в реальном мире. Однако в конце 90-х ученые выяснили, что для нормального функционирования организма млекопитающих важен еще один фотопигмент – меланопсин, расположенный в некоторых клетках сетчатки. Хотя он и не участвует непосредственно в процессе зрительного восприятия, меланопсин регулирует циркадную ритмику – колебания функций организма в зависимости от времени суток, например, концентрацию гормонов, температуру ядра тела и режим сна и бодрствования.
Дмитрий Берлов отмечает, что особенность меланопсина проявляется в том, что содержащие его клетки наиболее активно реагируют на свет, смещенный в синюю часть видимого спектра. После открытия этого факта появились исследования, подтверждающие более интенсивное влияние насыщенного голубым света на циркадные ритмы животных, чем в случае с белым светом из обычных источников.
По словам эксперта, влияние света на человеческий и животный организмы не ограничивается регуляцией режима сна. Свет является важным модулятором когнитивных функций мозга и влияет на настроение и эмоции, что подтверждают исследования ученых из университетов Льежа, Суррея, Базеля, римского университета Ла Сапиенца и других. Ученые Хайфского университета, в свою очередь, изучали процесс принятия решений в условиях неопределенности. Испытуемым предлагалось делать ставки в симуляторе лотереи, при этом информация выводилась на экран компьютера на красном или зеленом фоне. Оказалось, что в случаях с красным фоном они чаще руководствовались мыслями о том, сколько могут потерять в случае неудачи, а в случае с зеленым – сколько могут выиграть. Похожий эффект выявлен для интенсивности света: при ярком освещении испытуемые проявляют больший альтруизм и охотнее жертвуют деньги на деятельность благотворительных организаций. Кроме того, ряд работ посвящен и негативному воздействию света на человека.
«Свет подавляет синтез мелатонина – очень важного регуляторного гормона, который активирует иммунную систему, замедляет процессы старения, обладает антиоксидантным действием. Есть данные, что мелатонин также снижает интенсивность развития раковых опухолей, то есть избыточная световая стимуляция в ночное время может привести к росту опухоли. У людей, которые работают в ночные смены, риск развития онкологических заболеваний увеличивается с ростом трудового стажа», – рассказывает Дмитрий Берлов.
В связи со всем вышеперечисленным перед жителями крупных городов встает вопрос светового загрязнения. Бесчисленные источники света в мегаполисах проектируют без учета их биологического влияния, которое в том числе зависит от спектральных характеристик. Дмитрий Берлов считает, что ученым предстоит всесторонне изучить вопрос и придумать способы минимизации ущерба.
«Современные стандарты светового оборудования в какой-то мере учитывают биологическое воздействие на человека. Но некоторые наши представления изменились буквально в последние десятилетия, и должная перестройка мышления пока не произошла, – комментирует эксперт. – Для этого нужно развивать сотрудничество ученых, которые исследуют влияние света на людей и животных, и тех, кто занимается урбанистикой, архитектурой и проектированием светового оборудования».
Напомним, что 2015 год был объявлен ЮНЕСКО Международным годом света и световых технологий. В рамках серии тематических мероприятий в Петербурге запланированы конференции «Оптика-2015» и «Световой дизайн-2015», Международный симпозиум по изобразительной голографии и Международный оптический семинар. 1 июля начнет работу выставка Magic of Light, где будут представлены оптические клоны пасхальных яиц Фаберже. За новостями и событиями Международного года света и световых технологий можно следить на официальном сайте мероприятия.
Пресс-служба Университета ИТМО