Come la luce influenza i sistemi biologici

Come la luce influenza i sistemi biologici

I cambiamenti nelle condizioni di illuminazione hanno ampi effetti su diverse funzioni fisiologiche e comportamentali, inclusi il ritmo circadiano, l’umore e la cognizione (LeGates et al., 2014).

La stabilità del ciclo solare funge da segnale cruciale per la regolazione del comportamento dei mammiferi, principalmente attraverso il suo impatto significativo sull’umore e sulla funzione cognitiva. Queste influenze sono state ampiamente studiate negli animali da laboratorio (Bedrosian et al., 2011; LeGates et al., 2012) e negli esseri umani (Vandewalle et al., 2010).

Le interruzioni nell’esposizione alla luce, sia dovute a fattori ambientali naturali che ad attività umane come l’attraversamento di fusi orari e il jet lag, così come il lavoro a turni, sono state associate a sintomi depressivi e deficit cognitivi (Roh et al., 2016).

Ritmo circadiano

La salute circadiana è essenziale per allineare gli orologi biologici interni umani con i cicli naturali di luce e buio. È fondamentale per il benessere generale e influisce su sonno, umore e metabolismo.

Questo orologio interno si trova in un minuscolo gruppo di cellule noto come nucleo soprachiasmatico (SCN). L’SCN si trova in una parte del cervello chiamata ipotalamo. Durante il giorno, i geni dell’orologio interno nell’SCN inviano segnali per controllare l’attività in tutto il corpo.

^{Figura 2. Ritmo circadiano, fonte: https://www.okoa.org/articles/circadian-rhythm-see-what-is-it}

Le condizioni di illuminazione circadiana generate dalla luce naturale trasmessa offrono opportunità per migliorare sia l’efficienza energetica che la salute negli ambienti interni. Questi fattori influenti sulla luce circadiana possono essere suddivisi in quattro dimensioni. Queste dimensioni sono: a) variazione della fonte di luce naturale, che dipende dalle condizioni solari e del cielo; b) proprietà ottiche e morfologiche del vetro della finestra che modificano efficacemente la distribuzione spettrale e l’intensità della luce trasmessa; c) il design dello spazio interno e le caratteristiche spettrali delle superfici che influenzano la distribuzione della luce trasmessa all’interno dello spazio; e infine d) fattori umani che influenzano la quantità di esposizione alla luce circadiana variando la direzione dello sguardo umano e l’altezza corneale. Ingegneri e architetti possono concentrarsi sulle dimensioni nel contesto di questi quattro fattori. Le proprietà delle finestre e le condizioni spaziali interne promuovono un ambiente interno sano influenzato dalla luce circadiana, poiché le dimensioni della fonte di luce naturale e i fattori umani sono imprevedibili e incontrollabili (Ardabili et al., 2025).

Il Riflesso Pupillare: Come rispondono i nostri occhi alla luce?

La capacità della nostra pupilla di cambiare dimensione è una risposta fisiologica essenziale che regola la quantità di luce che colpisce la retina per ottimizzare la visione e proteggere la retina stessa. Le pupille si restringono in risposta alla luminosità, mentre si dilatano in condizioni di oscurità (nota come risposta o riflesso pupillare alla luce). Al contrario, sebbene queste risposte siano correlate, si ritiene che siano guidate da diversi percorsi neurali (Mathôt, 2018).

^{Figura 3. L’occhio e il cervello, fonte: VectorMine/Shutterstock}

Percezione e comportamento umani

La temperatura di colore correlata (CCT) e la sensazione termica sono fattori essenziali che influenzano gli ambienti interni e incidono significativamente sul comfort degli occupanti, sullo stress e sulle prestazioni lavorative. Effetti dell’illuminazione sulle prestazioni lavorative, sullo stress e sulla sensazione termica nell’ambiente di lavoro (Erkan et al., 2025). La Temperatura di Colore Correlata (CCT) descrive l’aspetto della luce di una sorgente in termini di tonalità cromatica. Viene comunemente classificata in base al calore o alla freddezza: valori di CCT più bassi corrispondono a una luce più calda e giallastra, mentre valori più alti indicano una luce più fredda e bluastra (Liu et al., 2022).

^{Figura 4. Cervello e sensazione termica, fonte: https://www.waseda.jp/top/en/news/83173}

La percezione soggettiva dell’ambiente termico da parte degli individui è fondamentale per determinare il comfort degli occupanti ed è strettamente collegata alle prestazioni lavorative negli ambienti interni (Soto et al., 2022). Considerare le preferenze individuali di sensazione termica è essenziale per promuovere comfort e produttività, in particolare negli ambienti di lavoro. Le ricerche hanno dimostrato che quando le persone si adattano alle proprie condizioni termiche, sperimentano maggiore comfort, maggiore soddisfazione lavorativa e migliori prestazioni cognitive (Yeganeh et al., 2018).

Lo stress è la risposta del corpo all’incertezza o a specifiche richieste. Tipicamente si sviluppa in reazione d’allarme, resistenza ed esaurimento. Queste fasi riflettono gli sforzi fisiologici del corpo per far fronte allo stress e sono caratterizzate dal rilascio di cortisolo, aumento della frequenza cardiaca e secrezione di adrenalina. Se lo stressore rimane irrisolto, il corpo può entrare nella fase finale di esaurimento (Seley, 1956).

Negli ambienti di lavoro, lo stress si riferisce alle reazioni fisiologiche e psicologiche che gli individui sperimentano quando percepiscono richieste o pressioni che superano la loro capacità di farvi fronte (Awada et al., 2023). Questo stress può manifestarsi in vari sintomi fisici, tra cui aumento della frequenza cardiaca, pressione sanguigna elevata, tensione muscolare, irritabilità, difficoltà di concentrazione e ridotte prestazioni cognitive (Askaripoor et al., 2018). Livelli elevati di stress sul posto di lavoro possono influire in modo significativo sulla soddisfazione lavorativa, sulla produttività e sulle prestazioni. Lo stress eccessivo può anche portare a esiti negativi come diminuzione della motivazione, compromissione del processo decisionale, minore creatività e aumento dell’assenteismo (Altindag, 2020).

L’elettroencefalogramma (EEG) e la variabilità della frequenza cardiaca (HRV) sono frequentemente utilizzati per valutare lo stress (Diaz et al., 2019). L’EEG misura l’attività elettrica cerebrale, offrendo informazioni sui processi cognitivi ed emotivi legati allo stress (Choi et al., 2015). L’HRV, invece, traccia gli intervalli di tempo tra i battiti cardiaci, indicando come il sistema nervoso autonomo regola lo stress (Kaklauskas et al., 2011). Utilizzando EEG e HRV come indicatori oggettivi, i ricercatori in neuro-architettura mirano a comprendere meglio le risposte fisiologiche alle diverse condizioni di illuminazione e termiche negli ambienti interni (Li et al., 2023).