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Schlaf-Wach-Rhythmus

Nichtvisuelle Wirkungen von Licht auf den Menschen

Manfred Wirsch (links) und Volker Enkerts sind die beiden neuen Vorstandsvorsitzenden der DGUV.
Foto: lassedesign/fotolia.deDGUV

Licht mit hohen Anteilen im blauen Spektralbereich kann die Wachheit erhöhen, weshalb Unternehmen es gern zur Beleuchtung bei Nachtarbeit einsetzen. Eine lang anhaltende Exposition ist möglicherweise jedoch schädlich für die Gesundheit. Dieser Artikel gibt einen Überblick über den aktuellen Forschungsstand.


Von Dr. Hanna Zieschang und Gerold Soestmeyer


Licht lässt uns sehen, Farben unterscheiden, Kontraste und Bewegung wahrnehmen. Licht bewirkt beim Menschen aber noch weit mehr: Durch seine Wirkungen auf den biologischen Rhythmus, den Schlaf, wichtige Körperfunktionen und das Wohlbefinden nimmt es ebenso Einfluss auf unsere Gesundheit. Dieser Einfluss wird unter nichtvisuelle Lichtwirkungen zusammengefasst.


Die Augen sind nicht nur zum Sehen da

Vor einigen Jahren wurde im Auge des Menschen neben Zapfen und Stäbchen ein weiterer Rezeptortyp entdeckt. Dieser ist besonders empfindlich für Strahlung im blauen Bereich des sichtbaren Lichts. Allerdings sind die Rezeptoren dieses Typs nicht an der Entstehung von Bildern im Gehirn beteiligt, sondern für die Einstellung und Synchronisierung unseres Schlaf-Wach-Rhythmus verantwortlich.

Normalerweise ist der Mensch am Tage aktiv und schläft in der Nacht. Dabei hat jeder Mensch einen individuellen Schlaf-Wach-Rhythmus. Dieser umfasst in etwa die Länge eines Tages, also mehr oder weniger genau 24 Stunden. Deshalb wird er auch als zirkadianer Rhythmus (circa ungefähr, dies Tag) bezeichnet. Bestimmend für die Synchronisation des individuellen Schlaf-Wach-Rhythmus an den Tag-Nacht-Rhythmus ist natürlicherweise das Tageslicht. Jedes Licht, auch künstliche Beleuchtung, zu Hause oder am Arbeitsplatz, beeinflusst diesen Rhythmus.


Licht beeinflusst die Physiologie

Das für die nichtvisuellen Wirkungen verantwortliche Licht bewirkt Reaktionen der melanopsinhaltigen Ganglienzellen auf der Netzhaut, wodurch elektrische Signale an den Suprachiasmatischen Kern (SCN) im Gehirn weitergeleitet werden.  Von dort werden mehrere Prozesse im Körper gesteuert, die mit dem zirkadianen Rhythmus zu tun haben. Bisher bekannte Einflusswege laufen unter anderem über die Unterdrückung der Melatoninproduktion durch Licht. So wird das Schlaf-Wach-Verhalten beeinflusst oder auch die Kerntemperatur im Körper.


Je mehr Tageslicht in das Auge fällt, umso stabiler ist sein individueller Rhythmus eingestellt. Durch gezielt gesteuerte künstliche Lichtszenarien kann er verändert oder verschoben werden. Werden also die entsprechenden melanopsinhaltigen Rezeptoren im Auge zum Beispiel durch künstliche Beleuchtung zu Nachtzeiten angeregt, so kann dies eine Unterdrückung des Schlafs und damit eine Wachheit und Leistungsbereitschaft des Körpers bewirken. So eine Rhythmusstörung zeigt sich etwa bei einem Jetlag nach Flügen in andere Zeitzonen.


Das Thema hat Auswirkungen auf Sicherheit und Gesundheit

Die Stabilität des individuellen Schlaf-Wach-Rhythmus korreliert positiv mit gesundheitlichen Aspekten. Wird dieser Rhythmus häufig oder über längere Zeiträume immer wieder gestört oder verschoben, kann dies zu anhaltenden Schlaf- und Gesundheitsproblemen führen. Falsche Beleuchtung zu falscher Zeit kann solche Störungen oder Verschiebungen bewirken. Einfluss haben auf jeden Fall die Beleuchtungsstärke am Auge, die Lichtfarbe, der Zeitpunkt und die Dauer der  aktuellen Lichtexposition, aber auch die zurückliegenden Expositionen der vorausgegangenen Tage.


Bereits seit mehreren Jahrzehnten ist bekannt, dass die Leistungsfähigkeit des Menschen gegen drei Uhr in der Nacht ein Tief hat. Zu dieser Nachtzeit lässt sich statistisch ein Maximum von Fehlern und Unfällen im Tag-Nacht-Verlauf feststellen. Besonders Menschen, die nachts arbeiten, müssen zu dieser Uhrzeit jedoch fit und leistungsbereit sein. Mit entsprechender künstlicher Beleuchtung können die Wachheit erhöht und somit Leistungstiefs aufgefangen werden. Das kann einerseits für mehr Sicherheit sorgen, da möglicherweise die Zahl der nächtlichen Unfälle zurückgeht, andererseits kann künstliche Beleuchtung während der Nacht auf Dauer zu gravierenden Gesundheitsbeeinträchtigungen führen. Deshalb müssen für Nacht- und Schichtarbeit die Art und der Einsatz von Beleuchtung hinsichtlich ihrer nichtvisuellen Wirkungen sorgfältig abgewogen werden.


Aktueller Forschungsstand und -bedarf

Wie genau die Wege nichtvisueller Wirkungen von Licht im menschlichen Körper aussehen, ist bisher noch wenig bekannt. Melatonin wird in vielen Studien als Marker eingesetzt. Dennoch weiß man, dass zum Beispiel noch weitere Hormone beeinflusst werden. Ebenso gibt es Menschen, die in der Nacht gut und erholsam schlafen, aber einen nur gering oder gar nicht erhöhten Melatoninspiegel aufweisen.


Die bisher verfügbaren Forschungsergebnisse resultieren vorrangig aus Laborstudien. Feldstudien sind weit schwieriger durchzuführen, aber dringend notwendig, um gesicherte Aussagen treffen zu können. Erste Ansätze und Ergebnisse finden sich in der Forschung zu Schichtarbeit. Sie sind also in Forschungsarbeiten enthalten, in denen nicht vorrangig der Einfluss von Licht oder künstlicher Beleuchtung betrachtet wird. Das Institut für Prävention und Arbeitsmedizin der DGUV (IPA) hat hier potenzielle Indikatoren der gesundheitlichen Beanspruchung durch Nachtschichtarbeit bei medizinischem Klinikpersonal untersucht und gesundheitliche Einflüsse ausgewertet.

In verschiedenen Studien konnte man bei einzelnen Probanden und Probandinnen feststellen, dass es im Körper Anpassungsprozesse gibt und die akut gezeigten Reaktionen nach ein paar Tagen nicht mehr messbar waren. Solche Anpassungsprozesse können noch nicht erklärt werden. Hier fehlen vor allem Langzeitstudien, die allerdings zeitaufwendig und kostenintensiv sind. Die Kommission Arbeitsschutz und Normung (KAN) hat ein Gutachten in Auftrag gegeben, das insgesamt den aktuellen Forschungsbedarf in den genannten Fragen zusammenstellen wird (siehe KANBrief 1/17).


Aktivitäten im Arbeitsschutz

Auch wenn es bisher nur wenige gesicherte Erkenntnisse zu nichtvisuellen Wirkungen von Licht gibt und Empfehlungen noch schwierig sind, ist es notwendig, dass die verschiedenen Akteure und  Akteurinnen im Arbeitsschutz ihr bisheriges Wissen an Betroffene weitergeben. Dies ist insbesondere vor dem weiterhin aktuellen Trend relevant, an vielen Arbeitsplätzen LEDs mit hohen Blauanteilen im Farbspektrum (tageslichtweiß) einzusetzen, da diese eine gute Energiebilanz aufweisen. Gerade diese können aber genau die aufgezeigten negativen Wirkungen auf die Gesundheit erzielen. Das bezieht sich gleichermaßen auf die Nutzung von digitalen Endgeräten wie Computer, Tablets oder Smartphones, deren Bildschirmbeleuchtung oft hohe Blaulichtanteile aufweist.

Das Sachgebiet Beleuchtung des DGUV Fachbereichs Verwaltung trägt derzeit die beschriebenen Wirkungen von Licht zusammen, um sie in Form einer DGUV Information für Unternehmen zugänglich zu machen. Diese wird auf der Grundlage als gesichert geltender Forschungsergebnisse eine Hilfestellung zum Umgang mit Licht am Arbeitsplatz geben.


Weitere Informationen

Website des Sachgebiets Beleuchtung des DGUV FachbereichsVerwaltung

DGUV Information 215-220 Nichtvisuelle Wirkungen von Licht, erscheint 10/2018

Informationsschriften für Nacht- und Schichtarbeit sindüber das Sachgebiet Beschäftigungsfähigkeit des Fachbereichs Gesundheit im Betriebim Internet zu finden

 

Für Hersteller von Beleuchtungsanlagen sind dieAnforderungen in Normen wichtig. Zu Normungsplänen im Bereich dernichtvisuellen Wirkungen von Licht hat die KAN Informationen bereitgestellt undPosition bezogen

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