Kaip šviesa veikia biologines sistemas

Kaip šviesa veikia biologines sistemas

Apšvietimo sąlygų pokyčiai plačiai veikia įvairias fiziologines ir elgesio funkcijas, įskaitant cirkadinį ritmą, nuotaiką ir pažinimą (LeGates ir kt., 2014).

Saulės ciklo stabilumas yra svarbus signalas, reguliuojantis žinduolių elgesį, daugiausia dėl reikšmingo poveikio nuotaikai ir pažinimo funkcijai. Šie poveikiai buvo plačiai tiriami laboratoriniams gyvūnams (Bedrosian ir kt., 2011; LeGates ir kt., 2012) ir žmonėms (Vandewalle ir kt., 2010).

Šviesos poveikio sutrikimai, atsirandantys tiek dėl natūralių aplinkos veiksnių, tiek dėl žmogaus veiklos, tokios kaip laiko juostų kirtimas ir patiriamas reaktyvinis atsilikimas, taip pat dirbant pamaininį darbą, yra siejami su depresiniais simptomais ir pažinimo sutrikimais (Roh ir kt., 2016).

Cirkadinis ritmas

Cirkadinis sveikatingumas yra būtinas, siekiant suderinti žmogaus vidinius biologinius laikrodžius su natūraliais šviesos-tamsos ciklais. Tai labai svarbu bendrai savijautai ir daro įtaką miegui, nuotaikai bei medžiagų apykaitai.

Šis vidinis laikrodis yra mažoje ląstelių grupėje, vadinamoje suprachiazmatiniu branduoliu (SCN). SCN yra jūsų smegenų dalyje, vadinamoje pagumburiu. Dienos metu SCN esančių vidinio laikrodžio genai siunčia signalus, kurie reguliuoja viso kūno veiklą.

^{2 pav. Cirkadinis ritmas, šaltinis: https://www.okoa.org/articles/circadian-rhythm-see-what-is-it}

Cirkadinės apšvietimo sąlygos, susidarančios dėl perduodamos dienos šviesos, suteikia galimybių pagerinti tiek energijos efektyvumą, tiek vidaus patalpų sveikatą. Šiuos cirkadinei dienos šviesai įtaką darančius veiksnius galima suskirstyti į keturias dimensijas. Šios dimensijos yra: a) dienos šviesos šaltinio kaita, priklausanti nuo saulės ir dangaus sąlygų; b) langų stiklo optinės ir morfologinės savybės, kurios efektyviai keičia perduodamos šviesos spektrinį galios pasiskirstymą ir intensyvumą; c) vidaus erdvės dizainas ir paviršių spektrinės savybės, darančios įtaką perduodamos šviesos pasiskirstymui patalpoje; ir paskutinė – d) žmogaus veiksniai, kurie lemia cirkadinei dienos šviesai tenkančios ekspozicijos kiekį, keičiant žvilgsnio kryptį ir ragenos aukštį. Inžinieriai ir architektai gali susitelkti į šias keturias dimensijas. Langų savybės ir vidaus erdvės sąlygos skatina sveiką vidaus aplinką, kurią veikia cirkadinė šviesa, nes dienos šviesos šaltinio ir žmogaus veiksniai yra nenuspėjami ir nekontroliuojami (Ardabili ir kt., 2025).

Mokinio refleksas: Kaip mūsų akys reaguoja į šviesą?

Mūsų vyzdžio gebėjimas keisti dydį yra esminė fiziologinė reakcija, kuri reguliuoja tinklainę pasiekiančios šviesos kiekį, kad optimizuotų regėjimą ir apsaugotų tinklainę. Vyzdžiai susitraukia reaguodami į ryškią šviesą, o išsiplečia esant tamsioms sąlygoms (tai vadinama vyzdžio šviesos refleksu). Nors šios reakcijos yra susijusios, manoma, kad jas lemia skirtingi nerviniai keliai (Mathôt, 2018).

^{3 pav. Akis ir smegenys, šaltinis: VectorMine/Shutterstock}

Žmogaus suvokimas ir elgesys

Koreliuota spalvos temperatūra (CCT) ir šiluminė pojūtis yra esminiai veiksniai, darantys įtaką vidaus aplinkai ir reikšmingai veikiantys gyventojų komfortą, stresą bei darbo našumą. Apšvietimo poveikis darbo našumui, stresui ir šiluminei pojūčiai darbo aplinkoje (Erkan ir kt., 2025). Koreliuota spalvos temperatūra (CCT) apibūdina šviesos šaltinio išvaizdą pagal jos spalvos toną. Ji dažnai skirstoma pagal šiltumą arba vėsumą: mažesnės CCT reikšmės atitinka šiltesnę, gelsvą šviesą, o didesnės reikšmės rodo vėsesnę, melsvą šviesą (Liu ir kt., 2022).

^{4 pav. Smegenys ir šiluminė pojūtis, šaltinis: https://www.waseda.jp/top/en/news/83173}

Asmenų subjektyvus šiluminės aplinkos suvokimas yra itin svarbus nustatant gyventojų komfortą ir glaudžiai susijęs su darbo našumu vidaus patalpose (Soto ir kt., 2022). Atsižvelgti į asmenų šiluminės pojūčio pageidavimus yra būtina siekiant užtikrinti komfortą ir produktyvumą, ypač darbo aplinkoje. Tyrimai parodė, kad prisitaikę prie savo šiluminių sąlygų žmonės patiria didesnį komfortą, aukštesnį darbo pasitenkinimą ir pagerėjusią kognityvinę veiklą (Yeganeh ir kt., 2018).

Stresas – tai organizmo reakcija į neapibrėžtumą arba specifinius reikalavimus. Paprastai jis pasireiškia pavojaus reakcijos, pasipriešinimo ir išsekimo stadijomis. Šios stadijos atspindi fiziologines organizmo pastangas susidoroti su stresu ir pasižymi kortizolio išsiskyrimu, padidėjusiu širdies ritmu ir adrenalino sekrecija. Jei streso šaltinis lieka neišspręstas, organizmas gali pereiti į galutinę išsekimo stadiją (Seley, 1956).

Darbo aplinkoje stresas reiškia fiziologines ir psichologines reakcijas, kurias asmenys patiria, kai jaučia, kad reikalavimai ar spaudimas viršija jų gebėjimą susidoroti (Awada ir kt., 2023). Šis stresas gali pasireikšti įvairiais fiziniais simptomais, įskaitant padidėjusį širdies ritmą, aukštą kraujospūdį, raumenų įtampą, dirglumą, sunkumus susikaupti ir sumažėjusią kognityvinę veiklą (Askaripoor ir kt., 2018). Aukštas streso lygis darbo vietoje gali reikšmingai paveikti darbo pasitenkinimą, produktyvumą ir našumą. Pernelyg didelis stresas gali lemti neigiamas pasekmes, tokias kaip motyvacijos sumažėjimas, prastesnis sprendimų priėmimas, mažesnis kūrybiškumas ir didesnis pravaikštų skaičius (Altindag, 2020).

Elektroencefalograma (EEG) ir širdies ritmo variabilumas (HRV) dažnai naudojami streso vertinimui (Diaz ir kt., 2019). EEG matuoja elektrinį smegenų aktyvumą, suteikdama įžvalgų apie su stresu susijusius kognityvinius ir emocinius procesus (Choi ir kt., 2015). HRV, kita vertus, stebi intervalus tarp širdies dūžių, rodydamas, kaip autonominė nervų sistema reguliuoja stresą (Kaklauskas ir kt., 2011). Naudodami EEG ir HRV kaip objektyvius rodiklius, neuroarchitektūros tyrėjai siekia geriau suprasti fiziologines reakcijas į skirtingas apšvietimo ir šilumines sąlygas vidaus aplinkoje (Li ir kt., 2023).