光照對人體生理的影響

易沖沖

摘 要： 光源的光強及色溫對人體分泌褪黑素有很大的影響，而褪黑素的含量又直接影響人的睡眠質量，同時光強及色溫對人體體溫的調節及中樞神經系統有一定的作用。一個合理的光強及色溫的匹配對現代都市人來說已變得非常重要。

關鍵詞： 光照 人體生理 影響

伴隨著現代人生活質量的不斷提高，人們對照明的要求不斷提高，從使用的照明光源的進化史看，由當初的燃油燈到鎢絲燈再到熒光燈及現在大量使用的LED燈，都證明人們對照明光源的要求在不斷提高，不僅僅需要光源滿足工作生活照明的要求，還需要考慮光源對人生理功能的影響，從而實現舒適照明與健康照明，于是光源的光強及色溫成為不得不考慮的兩個物理參量。

一、光照對人睡眠的影響

位于人體簡腦腦前丘和丘腦之間有一紅褐色的豆狀小體，人們把它稱作為松果體，松果體能夠產生一種叫做褪黑素（melatonin）的激素，這種激素分泌后，將進入人體的血液、尿液及細胞內外液中，進入血液中的褪黑素具有延長睡眠的功效。醫學表明，褪黑素能夠縮短睡覺覺醒時間及入睡時間，具有使淺睡時間縮短，深睡時間延長，次日早晨喚醒閾值降低的作用，而光源色溫則直接影響松果體對褪黑素的分泌。

根據研究表明，褪黑素分泌的含量與黑暗時間的長度成正比，也就是說，松果體在夜間分泌的褪黑素含量高于白晝。同時，褪黑素的分泌受光源色溫的影響，對于健康的人體來說，446nm～477nm的波長被認為是最可能對褪黑素產生分泌作用的范圍[1]。也就是說，紅光對褪黑素的合成會比綠光的抑制作用弱。換句話說，用紅光燈照射人體，將有利于褪黑素的釋放，促進人體的睡眠，綠光對松果體分泌褪黑素的抑制作用較強，從而使得血液中褪黑素的含量降低，不利于人的睡眠。Cardinail等人對近紫外線、藍光、綠光、黃光及紅光的研究表明，褪黑素的分泌受綠色光譜的影響最大。日本學者登倉尋寶所做的一個實驗也能夠證明這一點。他用1000k的紅光燈、綠光燈及藍光燈分別在人們就寢前對房間進行照明，發現在用紅光燈照明房間的實驗者能夠較快地進入睡眠，并達到較深的睡眠深度，因此表明：紅光對松果體釋放褪黑素的抑制能力較弱。而在用藍光和綠光照明房間的實驗者進入睡眠的時間較長，并且達到一個相對較淺的睡眠深度，這表明：綠光和藍光對松果體釋放褪黑素的抑制能力較強[2]。因此，使用偏紅色光譜的燈光照明有利于人們保持較高質量的睡眠，而使用偏藍綠色光譜的燈光不利于人們保持高質量的睡眠。

血液中褪黑素的分解同樣受制于光照，在夏季，夜晚短，白晝長，陽光能夠較早地照射到人體，從而使血液中的褪黑素迅速分解，因而人們能夠較早地起床并且精神狀態較好。而在冬季，夜晚長，白晝短，早晨陽光出現的時間較晚，體內的褪黑素不能夠迅速分解，即使人在早晨蘇醒了，也常常感覺仍是精神萎靡不振，特別是早晨被鬧鐘強制喚醒的上班族或是學生更是感覺睡意蒙蒙，總覺得睡眠不足。從這一角度出發，可以借用室內燈光對人進行“軟喚醒”，而不用鬧鐘對人進行“硬喚醒”。只需要對室內燈光進行智能控制，通過設定使室內照明燈具提前開啟，自動調節光源的光強及色溫，光源提早照射人體，從而使血液內的褪黑素提前迅速分解，以至于使人輕松起床，并且感覺精神飽滿、心情舒暢。

二、光照對人體溫調節的影響

在日常生活中，人們會對光源照度的明暗和色溫的高低與環境溫度冷熱的相互作用而產生對熱的舒適感。當人體接受高亮度及偏紅色光譜的燈光照射時，能夠給人們溫暖的感覺，當人體接受到低亮度及偏藍綠色光譜的燈光照射時，能夠使人有涼爽冷清的感覺。光源色溫對人體體溫調節作用有一個重要的發現，就是當人體在夜間暴露于高色溫光源時體溫會有所升高，然而，這種升高只會出現在褪黑素含量較高的夜間。這就表明光源色溫對人體溫的調節具有一定的作用，同時照度和色溫影響人體內部的溫度變化。

Sako等人報道：當人體由26℃的環境溫度轉入15℃較冷的環境時（相對濕度溫50%），在3000K的色溫光源下，平均皮膚溫度的下降比在5000K和7500K時要明顯，而體心溫度的下降則是在7500K的光源下最顯著[3]。這就表明，當環境溫度下降時光源色溫能影響體熱的散失，對人體體溫調節起著一定的作用。Yasukouchi等人的色溫對人體體溫調節的實驗的結果表明這一點，于是可以得出的結論是低色溫光源可以阻礙人體表面的熱散失，從而延緩人體體溫的下降。因此，在高溫環境中的人體體溫升高時，若用高色溫光源照射，則有利于人體體溫的恢復。

三、光照對人體中樞神經的影響

有一種叫做“季節性情緒紊亂（SAD）”或者稱為“冬日抑郁癥”的病癥。這種病癥與一般的抑郁癥不一樣，一般的抑郁癥不受季節的影響，而SAD多發于日照較短的冬季，表現為一種季節性的病癥。

當人們進入一個光強及色溫匹配不一樣的室內光環境時，則會有不一樣的感覺，或是神經得以松弛、心情舒暢，或是神經緊張，感覺壓抑容易發怒。這就表明光強及色溫能夠影響人的自主神經系統及中樞神經系統，同時表明光源色溫對人的情緒有一定的主導作用。

Kuller等人研究了光源照度和色溫對人體腦電圖的影響，其報告中說明，在高色溫光源的作用下，腦電圖上的alpha波成分的減少比在低色溫光源的作用下明顯，同時bete波指數增加幅度是在高色溫作用下明顯，進而說明，高色溫能夠引起大腦興奮性的提高[4]。于是可以得出的結論是高色溫光源的照射能夠使大腦覺醒水平提高，有助于腦力活動效率的提高。Marikawa的實驗報告指出，在7500K的色溫光源作用下，視力和腦力的活動后的疲勞恢復速度比在3000K或是5000K的條件慢[5]，其實驗結果則可以表明高色溫不利于視覺和腦疲勞的恢復。因此，在長時間從事了腦力勞動后應選擇在低色溫的光源環境下休息。

四、結語

對于身處現代工業社會的人們來說，已經脫離以往的日出而作，日落而息的工作生活狀態，現代的照明設備已經能夠完全滿足夜間工作對光照度的需求。因此工作時間不僅限于白天，休息時間也不僅限于夜晚，在工作或是休息的時候，適當的光照強度及色溫能夠提高人們的工作效率及休息質量。偏紅色光譜的燈光有利于褪黑素的釋放促進人睡眠，有利于視覺及腦疲勞的恢復，早晨提前的光照能夠實現“軟喚醒”，使人們輕松起床，精神飽滿。低色溫的光源能夠減小人體表面熱的散失。

綜上所述，一款低價的、能夠調節光強及色溫及能夠根據需要智能調節光強及色溫的燈具將會是下一個階段人們對室內光源的一個普通要求。

參考文獻：

[1]George C. Brainard， Ignacio Provencio. Photoreception for the Neurobehavioral Effects of Light in Humans. 2 CIE Expert Symposium on “Lighting and Health”.2006.pp：6-21.

[2]登倉尋寶·光の量と質，の人體生理學上の意[J].照明學會，2000，84（1）.

[3]Sako H，Suehiro T， Kawahara M ， etal.Compound Effect of Color temperature of Lighting and Ambient Temperature [J].Ann Physiol Anthropo，1993，12（2）：110.

[4]Kulle R，Wetterberg L.Melatonin，Cortical EEG，ECG and Subjective Comfort in Health Human Impact of two Fluorescent Lamp Tupes at two Light Intensities [J].Light Res Technol，1993，25（1）：71-80.

[5]Inoue M， Katsuura T， Harada H. The Effect of Color Tempreature on Visual Fatigue[J]. JAppl Human Sci， 1997， 16（5）：218.