Biologische betekenis van licht

In de loop van de menselijke evolutie heeft de menselijke genetica zich aangepast aan de astronomische omstandigheden en werden interne processen afgestemd op het dag-nachtritme. Zo is de mens ´s nachts moe en niet weinig prestatiebereid, het lichaam is ingesteld op herstel door te slapen. ´s Morgens bij het ontwaken stijgt het prestatievermogen sterk en bereikt het tussen 10 en 12 uur zijn hoogtepunt. De vroege namiddag wordt gekenmerkt door een prestatiedip, die op de late namiddag wordt afgewisseld door een tweede prestatiepiek. In de avond komt het lichaam weer tot rust en stelt het zich opnieuw op de slaapfase in.

De ´´biologische klok´´ van de mens volgt echter niet exact de lengte van het respectievelijk dag-nachtritme, maar moet steeds met de omgeving worden gesynchroniseerd. Redenen hiervoor zijn o.a. de genetica (elk mens heeft een eigen ´´biologische klok´´) en de variabele lengte van dag en nacht in de loop van de seizoenen. Deze processen worden gecontroleerd door niet-visuele waarnemingen van licht en in de chronobiologie onderzocht. Hier spreekt men ook van de melanopische effecten van licht.

Pas in 2002 ontdekte men naast de bekende fotoreceptoren (kegeltjes voor het zien van kleuren, staafjes voor het registreren van licht en donker) ook lichtgevoelige ganglioncellen in het netvlies van de mens. Deze dienen niet alleen voor de visuele waarneming, maar vertonen ook een hoge gevoeligheid voor blauw licht en sturen bijvoorbeeld ook de pupilreflex. In de hypothalamus van de hersenen worden de opgevangen lichtprikkels gebruikt voor het reguleren van de ´´biologische klok´´. Zo remt de niet-visuele waarneming van licht daar de afgifte van het hormoon melatonine, dat de mensen normaal gesproken moe maakt en de slaapfase inleidt. Men vermoedt, dat de hoge gevoeligheid voor blauw van het proces een sterke focus op het daglicht tot uitdrukking brengt.  Een te geringe blootstelling aan het betreffende licht tijdens de dag verstoort de hormonale synchronisatie met de ´´biologische klok´´ en kan tot slaapstoornissen, afnemende prestatiebereidheid en stemmingswisselingen leiden. Dit fenomeen komt op gematigde en noordelijke breedten in de winter vaker voor en kan depressieve vormen aannemen. 

Met een circadiaanse verlichting, die is aangepast aan de behoeften van de ´´biologische klok´´ kan dit probleem worden bestreden. Deze heeft de volgende doelstellingen: de bevordering van het welbehagen en zo optimaal mogelijke simulatie van de natuurlijke daglichtverhouding. Hiervoor wordt in de fase van een verhoogde prestatiebereidheid licht met een chronobiologisch sterk werkzaam blauwgehalte gebruikt, in de herstelfasen ´s avonds wordt de prestatiebereidheid via gereduceerde blauwgehalten en relatieve verhoging van de roodgehalten afgeremd en zo ondersteund bij de inleiding van de slaapfase. In de praktijk wordt een dergelijke verlichting normaal gesproken door het gebruik van armaturen met variabele kleurtemperatuur gerealiseerd.

Spectrum van het daglicht Golflengte [ nm ]

Voor veel levende wezens vormt de sensorische waarneming van het licht de belangrijkste zintuiglijke waarneming. De mens vormt hierop geen uitzondering, hij is letterlijk een ´´ogendier´´. Het zicht van de mens is verhoudingsgewijs zeer sterk ontwikkeld en geldt als primair zintuig. Voor nagenoeg alle activiteiten heeft de mens voldoende licht nodig. Wanneer dit niet aanwezig is, valt het primaire zintuig uit en kunnen we alleen nog maar moeizaam oriënteren, bewegen en werken. Daarom waren de belangrijkste werkzaamheden van de mens eeuwen lang aangewezen op het daglicht. Pas met de uitvinding van kunstmatige lichtbronnen (spaander, fakkel, olielamp) verbeterde ook het prestatievermogen van de mens, omdat nu ook de donkere uren tijdens de schemering en de nacht gebruikt konden worden. Pas hierdoor was de mens in staat om enorme vooruitgangen op het gebied van cultuur, wetenschap en techniek te boeken.

Eén van de kerntaken van de verlichting met kunstmatig licht bestaat uit het creëren en ondersteunen van optimale lichtverhoudingen. Uitgaande van deze vaardigheden van het menselijke zicht dient daarom een visuele taak gedefinieerd te worden, om deze vervolgens met de middelen der lichttechniek zo optimaal mogelijk uit te voeren. Naast de zuiver visuele taak dient er ook rekening te worden gehouden met aspecten als comfort en welbehagen. Zo moet er bijvoorbeeld rekening worden gehouden met het aanpassingsvermogen van het oog. Dat kan bijvoorbeeld worden uitgevoerd in de vorm van constante contrastverhoudingen binnen de verlichtingssituatie. De aard van het kunstmatige licht speelt eveneens een belangrijke rol. Wanneer de visuele taak bijvoorbeeld is verbonden met de beoordeling van kleuren, dan moet de spectrale samenstelling van het kunstmatige licht zoveel mogelijk overeenkomen met die van het zonlicht. Verder heeft de samenstelling van het licht ook rechtstreeks invloed op de ´´biologische klok´´ van de mens en zo ook op diens prestatievermogen en welzijn.