Nhịp sinh học, hay còn gọi là đồng hồ sinh học, là những phản ứng của cơ thể diễn ra trong chu kỳ khoảng 24 giờ, bao gồm các quá trình sinh lý, sinh hóa và trao đổi chất. Ánh sáng đóng vai trò là tín hiệu bên ngoài quan trọng nhất giúp đồng bộ hóa đồng hồ sinh học này. Đồng hồ sinh học nằm trên não bộ, cấu thành từ hàng nghìn tế bào thần kinh, giúp điều chỉnh nhiều chức năng như thời gian ngủ, sự thèm ăn, thân nhiệt, nồng độ hormone, sự tỉnh táo, hoạt động thể chất, huyết áp và khả năng phản ứng.
Ánh sáng tác động đến nhịp sinh học thông qua việc kiểm soát các hormone quan trọng, đặc biệt là melatonin và cortisol, cùng với serotonin. Melatonin, được tiết ra bởi tuyến tùng, giúp làm chậm quá trình trao đổi chất và giảm hoạt động để cơ thể nghỉ ngơi, điều chỉnh chu kỳ ngủ và thức. Lượng melatonin thường bắt đầu tăng vào buổi tối, đạt đỉnh giữa đêm và giảm dần vào sáng sớm. Ánh sáng ban ngày ức chế sản xuất melatonin. Ngược lại, cortisol, một hormone căng thẳng được sản xuất từ khoảng 3 giờ sáng bởi tuyến thượng thận, kích thích sự trao đổi chất và chuẩn bị cơ thể cho hoạt động ban ngày. Nồng độ cortisol đạt đỉnh vào buổi sáng sau khi thức dậy và giảm dần trong ngày. Serotonin hoạt động như một chất kích thích và động lực thúc đẩy.
Ánh sáng được cảm nhận bởi các tế bào cảm quang trong võng mạc, bao gồm tế bào hình gậy (que) nhạy cảm với ánh sáng yếu, tế bào hình nón cho thị giác màu sắc ở điều kiện ánh sáng tốt, và đặc biệt là tế bào hạch võng mạc nhạy cảm với ánh sáng nội tại (ipECs) chứa melanopsin. Melanopsin nhạy cảm nhất với ánh sáng xanh trong khoảng bước sóng 460nm đến 490nm. Khi ánh sáng xanh này tác động lên ipECs, nó sẽ báo hiệu cho vùng não trung tâm suprachiasmatic (SCN), nơi được coi là máy tạo nhịp sinh học trung tâm. SCN sau đó điều chỉnh việc sản xuất hormone.
Phổ ánh sáng mặt trời hàng ngày
Sự phát triển của chiếu sáng LED và các hệ thống chiếu sáng lấy con người làm trung tâm (HCL) mở ra khả năng tạo ra ánh sáng nhân tạo có thể điều chỉnh phổ màu, cường độ để phù hợp với nhịp sinh học, giúp con người làm việc hiệu quả và tốt cho sức khỏe hơn. Ánh sáng ban ngày với nhiệt độ màu khoảng 4000K - 6500K (nhiều ánh sáng xanh) kích thích sự tỉnh táo, trong khi ánh sáng ấm hơn (2700K - 3000K) vào buổi tối thúc đẩy thư giãn và sản xuất melatonin.
Đồng hồ sinh học của con người theo nhịp ngày/đêm
Với vai trò quan trọng trong việc điều hòa đồng hồ sinh học, ánh sáng không chỉ là yếu tố chiếu sáng đơn thuần mà còn là công cụ hỗ trợ sức khỏe thể chất và tinh thần. Việc hiểu và ứng dụng nguyên lý ánh sáng theo nhịp sinh học sẽ giúp thiết kế không gian sống và làm việc phù hợp, đặc biệt trong thời đại đô thị hóa và làm việc trong nhà ngày càng phổ biến. Các giải pháp chiếu sáng nhân tạo hiện đại – đặc biệt là chiếu sáng lấy con người làm trung tâm (HCL) – chính là cầu nối giữa công nghệ và sức khỏe, góp phần nâng cao chất lượng sống, hiệu suất làm việc và sự hài hòa trong sinh hoạt hàng ngày
