Punti chiave:
- Le nostre funzioni corporee sono regolate da un orologio interno, il nucleo soprachiasmatico (SCN).
- Il SCN detta il nostro ritmo circadiano.
- Il nostro ritmo circadiano dura 24 ore e 15 minuti.
- La luce ci permette di allineare i nostri ritmi interni a quelli dell’ambiente.
- la luce blu nel campo del visibile, è la più importante nel regolare i nostri ritmi circadiani.
- L’esposizione alla luce durante la mattina è fondamentale per:
- annullare prima l’inerzia del sonno;
- ridurre rapidamente i livelli di melatonina;
- modulare i picchi di cortisolo;
- avere sonno prima la sera;
- addormentarsi facilmente;
- avere un sonno più profondo e continuativo;
- migliorare i livelli di vigilanza durante il giorno;
- migliorare il proprio umore;
- migliorare la propria performance.
- L’esposizione ottimale prevede:
- 30-45 minuti nel periodo che va da 30 a 60 minuti dopo essersi svegliati, ad una intensità di 10000 lux di una luce bianca (facilmente ottenibile esponendosi alla luce solare);
- 300-500 lux di luce bianca nel luogo in cui si vive o si lavora tra le 8 e le 12.
INTRODUZIONE
Immaginate di essere costantemente in ritardo. So che molti di voi lo sono sul serio, ma immaginate in questo caso di essere puntualmente in ritardo di 15 minuti su tutto.
La mattina dovreste essere in piedi alle 7 per essere puntuali a lavoro, ma vi svegliate alle 7 e 15. Una volta svegli ci mettete 15 minuti più degli altri a carburare ed essere attivi. Dovreste prendere il treno ma siete 15 minuti in ritardo e finite per prendere il treno successivo e arrivate tardi a lavoro. E’ il momento di pranzare ma voi non avete fame: dovete aspettare 15 minuti affinché lo stomaco vi si “apra”. La vostra digestione è più lenta e vi fa sentire stanchi e affaticati.
Il pomeriggio è l’ora di fare attività fisica: mentre per molti è il momento della top performance, voi non vi sentite granché in forma e arrancate sul vostro tapis roulant.
La sera finalmente si esce con gli amici ma non riuscite ad essere puntuali: arrivate 15 minuti in ritardo e se la prendono tutti con voi. Vi mettete a letto ed è momento di andare a dormire, ma il sonno non arriva: vi addormentate 15 minuti dopo la media delle persone.
La mattina dopo accumulate il vostro ritardo di 15 minuti con gli ulteriori 15 minuti che vi portate dal giorno precedente, perché vi siete addormentati tardi, le fasi del sonno profonde sono insorte più in là nella notte, e avete bisogno di ulteriore tempo per compensare.
Il vostro tempo scorre più lentamente del tempo cronologico.
Ora siete in ritardo su tutto di mezz’ora.
Capite che se continuate così non riuscirete mai a riposare bene, ad essere performanti sul lavoro, ad essere pronti a fare attività fisica, e la vita sociale sarà impossibile, perchè i vostri orari andranno alla deriva, scostandosi sempre di più da quelli dei vostri simili, oltre che da quelli del sole, della luna dell’ambiente e della società in generale.
Ma cosa cambia da voi ai vostri simili? Perché il vostro orologio biologico è così disallineato? E che cosa è il nostro orologio biologico?
I ritmi circadiani
Ognuno di noi ha al suo interno un orologio biologico, responsabile di:
- farci sentire assonnati la sera,
- mantenere un sonno continuo durante tutta la notte,
- far aumentare il cortisolo la mattina facendoci svegliare incavolati col mondo e col destino crudele che ci ha fatto uscire dal grembo di nostra madre,
- della nostra massima performance mentale in certi momenti della giornata,
- della nostra performance fisica in altre situazioni,
- farci sentire fame in un certo momento della giornata e sazi in altri (ad esempio di notte),
- della variazione della nostra temperatura corporea tra giorno e notte,
- in generale della regolazione della secrezione degli ormoni delle nostre varie ghiandole nei diversi momenti della giornata.
Ovviamente immaginate di essere costantemente disallineati con l’ambiente che ci circonda: non riusciremmo assolutamente a vivere al massimo delle nostre possibilità.
In realtà, come abbiamo visto prima, non riusciremmo a vivere proprio.
Il nostro orologio biologico interno
Il nostro orologio biologico è costantemente in ritardo, di circa 15 minuti, con una variabilità a seconda della persona, dell’ etnia e dell’età. Però per la nostra spiegazione assumiamo un ritardo di 15 min. per questo il ritmo si chiama circa-diano. Perché dura circa 24 ore, ossia 24 e 15 minuti.
E’ come quel vostro amico ritardatario che vi dice: “Ci vediamo alle 20 circa!”, e come minimo vi fa aspettare 15 min in più.
Ma la caratteristica importante è che questi 15 minuti sono cumulativi di giorno in giorno, e come abbiamo visto ci porterebbero alla completa deriva se non ci allineassimo con l’ambiente.
Saremmo in una condizione in cui:
- non riusciremmo a dormire di notte ;
- avremmo una forte sonnolenza durante il giorno;
- la nostra digestione ed il senso di fame sarebbero completamente stravolti;
- la nostra lucidità mentale verrebbe compromessa.
La luce, il principale coordinatore
Il principale fattore che mette a punto il nostro orologio continuamente in ritardo, è appunto la luce, in particolare la luce solare.
Il nostro segnatempo è rappresentato da una zona dell’ipotalamo chiamano nucleo soprachiasmatico (SCN), il quale manda tutta una serie di segnali agli altri organi, andandone a coordinare l’attività, attivandoli o inibendoli a seconda del momento della giornata.
A livello della retina, come molti di voi sapranno, ci sono varie cellule sensibili alla luce. Tra queste abbiamo:
- i coni e bastoncelli, responsabili della formazione delle immagini nel nostro encefalo, ed in definitiva della visione.
- le cellule gangliari della retina intrinsecamente fotosensibili (ipRGCS), che contengono la melanopsina. La melanopsina è un fotopigmento, sensibile alla luce, in particolare alla luce di frequenza di 480 nanometri.
La luce ha diverse frequenze d’onda ed in particolare la luce visibile varia da 380 a 780 nm.
Come potete osservare dall’immagine, le frequenze d’onda maggiori della luce visibile corrispondono al blu/violetto. Le frequenze d’onda minori sono quelle verso la sinistra, e corrispondono alle frequenze del rosso/arancione.
Il nostro occhio a causa della reattività della melanopsina è molto più sensibile alla luce blu per quanto riguarda la regolazione dei ritmi circadiani.
Le cellule ipRGCS, una volta stimolate dalla luce, attivano delle fibre nervose che proiettano direttamente al SCN, indicandogli che c’è il sole (questo almeno prima dell’avvento della luce elettrica). Questo è il modo che il nostro corpo ha escogitato per capire che è giorno, e che tutto il nostro organismo si deve attivare per poter affrontare la giornata.
Cortisolo e melatonina
Due degli ormoni che hanno uno spiccato ritmo circadiano sono il cortisolo e la melatonina.
In un mondo ideale il cortisolo e la melatonina sono come Ladyhawke ed il suo cavaliere, Quando vi è uno, l’altro non c’è, e si incrociano solo quando uno sta scemando e l’altro sta iniziando a salire.
I livelli di cortisolo sono alti nel momento in cui ci svegliamo, e raggiungono il loro picco 30-60 minuti dopo che siamo svegli. Tende quindi a scendere, raggiungendo i minimi valori prima di andare a dormire.
Il cortisolo è però influenzato da altri fattori:
- ansia;
- attività fisica;
- stress;
- i livelli di glucosio ematici;
- attivazione del sistema immunitario;
- posizione corporea,
che tendono ad aumentarne i livelli.
Il cortisolo è un ormone che ci aiuta a svegliarci, aumentando il nostro stato di attenzione e di allerta, nonché la nostra performance, oltre ad avere un ruolo importante nella regolazione dell’ infiammazione, dell’immunità e del metabolismo energetico.
Ovviamente è importante che la mattina sia alto, mentre la sera tenda a scendere, permettendoci di riposare.
Se siamo stressati, abbiamo litigato con qualcuno, siamo in ansia o preoccupati per qualcosa, ma anche banalmente se facciamo attività fisica troppo vicino al momento in cui dobbiamo andare a letto, i livelli di cortisolo potranno rimanere alti nelle ore serali compromettendo quindi il riposo notturno.
Ne abbiamo accennato nell’articolo: “Può un sonno disturbato farci ammalare di più e renderci più stressati?-Parte 2”, in cui abbiamo anche parlato delle conseguenze sul nostro organismo della presenza costante di alti livelli di cortisolo.
Effetto della luce sul cortisolo
In un interessante esperimento un gruppo di soggetti è stato esposto ad una luce bianca di intensità di 10000 Lux per un periodo di 6,5 ore durante la fase discendente del cortisolo, in particolare poco dopo il sorgere del sole.
Il gruppo controllo è stato esposto ad una luce di 3 lux, una luce soffusa di poco superiore all’intensità di quella di una candela. La temperatura della luce era di 4100 K
Esempi di vari tipi di intensità di luce misurati in lux
Per darvi un’ idea delle intensità della luce vi riporto alcuni valori di luce naturale:
- luce solare diretta: 100000 lux;
- luce solare indiretta (giorno soleggiato): 10000 lux;
- giornata nuvolosa: 1000 lux;
- giorno di pioggia molto coperto: 400 lux;
- tramonto/alba in un giorno senza nuvole: 400 lux;
- luce della luna: 1 lux.
Vediamo invece dei valori di luce artificiale:
- luce di un ufficio: 320-500 lux;
- soggiorno poco illuminato: 200 lux;
- luce da comodino: 20-80 lux;
- luce bassa soffusa: 8-10 lux;
- candela: 1-3 lux.
Vedete come la quantità di luce che ci fornisce il sole è di intensità molto elevata, con dei valori difficilmente riproducibili all’interno degli ambienti in cui viviamo.
La temperatura della luce
Per quanto riguarda invece la temperatura della luce possiamo avere:
- una luce calda, con valori compresi tra 2700 K e 3500 K. Ha minori componenti della frequenza elevata della luce visibile, cioè minori componenti della luce blu. Tende al rosso/arancione.
- una luce fredda, che invece supera i 5300 Kelvin. Presenta una spiccata componente della luce blu; Il suo colore tende quindi al blu/azzurro.
- la luce bianca ha una temperatura compresa tra i 3500 e 5300 Kelvin. Contiene in maniera equilibrata tutte le componenti della luce visibile.
I risultati dello studio
Nel nostro studio i pazienti sono stati sottoposti ad una luce molto intensa (10000 lux) di 4100 Kelvin, quindi tendenzialmente bianca.
E’ stata riscontrata una riduzione di quasi il 25% dei livelli di cortisolo.
Questa riduzione:
- inizia circa 2,5 ore dopo la prima esposizione;
- dura per tutta la durata dell’esposizione;
- continua fino a 0,8 ore dal termine della luce.
Nel gruppo controllo, esposto a una luce calda e fioca di 3 lux, pari a quella di una candela, non si aveva alcuna modifica.
In questo caso vediamo come l’esposizione alla luce ha un effetto modulante i livelli di cortisolo, evitando che questo raggiunga valori troppo elevati durante la giornata.
Ci permette quindi di adattarci allo stress della vita, ma la vita ci stressa un po’ meno grazie alla presenza della luce.
La riduzione era più importante quando i livelli di cortisolo erano ai loro massimi.
Immaginate che miglioramento del tono dell’umore si possa avere quando vi sentite con i cavoli girati.
in questo studio gli autori hanno verificato che gli effetti erano sempre mediati dalla stimolazione del SCN, da parte delle cellule ipRGCS. ll SCN invia dei segnali direttamente alla ghiandola surrenale, responsabile della produzione e secrezione di cortisolo.
Ritmo circadiano della melatonina e conseguenze della esposizione alla luce
La melatonina è come la nostra Ladyhawk: di giorno vola via in forma di falco, ma la sera torna in tutta la sua bellezza per allietare il nostro sonno.
Quando aumenta la melatonina?
Come possiamo vedere dal grafico della figura 2 la melatonina inizia ad aumentare circa due/tre ore prima il momento in cui andiamo a dormire (tra le 20 e le 11 circa) per raggiungere il suo picco tra l’1 e le 4 di notte, in concomitanza della fase più profonda del nostro sonno. Qualche ora dopo che ci siamo svegliati, raggiunge il suo livello minimo (circa tra le 8 e 30 e le 10).
L’effetto della luce sulla melatonina è più complesso. In particolare:
- l’esposizione alla luce stimola il SCN a mandare un segnale alla ghiandola pineale (che secerne la melatonina), con una conseguente inibizione;
- provoca:
- uno spostamento in avanti del ritmo circadiano se l’esposizione alla luce avviene durante la mattinata;
- uno spostamento indietro dell’orologio biologico se l’esposizione avviene nelle ore serali o di notte.
Ti sembra complicato? Lo è anche di più, però cerchiamo di fare un po’ di luce con qualche studio. Un po’ di luce…L’hai capita???
Effetti della esposizione alla luce mattutina sulla melatonina
Un gruppo di soggetti che soffrivano di SAD (sindrome affettiva stagionale), fu esposto a dei livelli di luce di diversa intensità, in diversi momenti della giornata.
L’effetto più importante è stato dato da una luce di 9000 lux, bianca, applicata per 30-45 minuti dopo che i soggetti si erano svegliati.
In particolare esponendosi alla luce in questo momento, ossia 7,5/11 ore dopo l’iniziale secrezione serale di melatonina, si otteneva:
- la soppressione completa dei livelli di melatonina;
- uno spostamento in avanti del ritmo circadiano.
Abbiamo detto che il nostro ritmo circadiano è tendenzialmente più lungo di 24 ore. L’esposizione alla luce permette di accellerarlo, facendolo combaciare con le ore del giorno.
In un altro studio i soggetti erano esposti a diverse intensità di luce per tre ore la mattina, tra le 8 e le 12, con luce bianca di intensità diverse.
Per le luci di intensità di 12000 lux si notava un anticipo dell’innalzamento dei livelli di melatonina serali di circa 30 minuti.
Questo è importante perché ci porterà la sera a:
- sentire presto sonno, portandoci ad andare dormire prima;
- aumentare la durata delle ore di sonno;
- facilitare l’addormentamento (riducendo il rischio di insonnia iniziale);
- avere livelli di melatonina più alti durante la notte, assicurandoci un sonno più profondo e continuativo, quindi di migliore qualità.
L’esposizione mattutina sembra inoltre importante affinchè il SCN vada a stimolare il nucleo del rafe, che a sua volta libererà la serotonina, fondamentale per la regolazione del nostro umore.
Quali livelli di luce sono necessari negli ambienti interni per migliorare il sonno, la vigilanza e il sonno?
Purtroppo all’interno degli uffici e delle case, non abbiamo un livello di illuminazione tale da poter mimare quella del sole. ma anche in questo caso l’illuminazione di questi ambienti influenza comunque i parametri che stiamo considerando in questo articolo.
Cinquantasei lavoratori furono divisi in due gruppi:
- uno fu esposto a livelli di illuminazione dell’ufficio superiore a 300 lux (in particolare si raggiunse una intensità tale da dare uno shift del ritmo circadiano);
- il secondo fu esposto ad un luce inferiore ai 300 lux,
il tutto in un periodo che andava dalle 8 alle 12. La luce era bianca.
I soggetti furono seguiti per settimane e sottoposti a test di autovalutazione per identificare:
- la difficoltà ad addormentarsi;
- la qualità del sonno (tramite il Pittsburgh quality index);
- l’umore;
- i livelli di stress.
In tutti i casi vi era un miglioramento dei parametri su indicati se i soggetti facevano parte del gruppo esposto ad una luce di intensità maggiore.
Questi stessi effetti furono riscontrati anche in lavoratori che lavoravano vicino o in ambienti con finestre, rispetto a soggetti che lavoravano in ambienti senza finestre.
Un gruppo di studenti furono esposti la mattina per un’ora ad una luce bianca arricchita con delle luce blu (6500 k) la mattina. un’altro fu esposto ad una luce calda (3500 K) ad una intensità di 500 lux, quella consigliata per l’illuminazione di classi e sale lettura.
il primo gruppo ha riportato:
- una più rapida riduzione dei livelli di melatonina
- nessuna modifica dei livelli di cortisolo,
- un miglioramento del tono dell’umore,
- un più rapido declino della sonnolenza
- un miglioramento dei livelli di vigilanza e comfort visivo.
Gli autori hanno pensato che questo potesse essere un intervento utile per contrastare la sonnolenza e gli episodi di assopimento nelle classi.
Anche se secondo me contro la lezione di latino non c’è luce che tenga…
Luce e umore
L’esposizione alla luce come abbiamo visto ha importanti effetti sull’umore, in particolare per quattro motivi:
- aumenta i livelli di serotonina, fondamentale nella regolazione del tono dell’umore;
- provoca una sincronizzazione dei ritmi circadiani con una riduzione dei disturbi del sonno, tipici dei disordini psicologici e responsabili essi stessi della alterazione dell’umore;
- le celleule ipRGCS non proiettano solo al SCN ,ma anche ad una struttura chiamata Habenula, responsabile della regolazione dell’umore a prescindere dai ritmi circadiani;
- potenzialmente modula i livelli di cortisolo.
Quindi se vostra moglie ha la luna storta fatela affacciare alla finestra! Mi raccomando senza lanciarla!
Considerazioni pratiche
Riassumendo vediamo quindi come l’esposizione mattutina alla luce sia fondamentale:
- annullare prima la inerzia del sonno;
- ridurre rapidamente i livelli di melatonina,
- modulare i picchi di cortisolo;
- avere sonno prima la sera (che è controproducente se volete sballarvi in discoteca ma se dovete andare a lavorare il giorno dopo vedrete che sarà molto utile);
- addormentarsi facilmente;
- avere un sonno più profondo e continuativo;
- migliorare i livelli di vigilanza durante il giorno;
- migliorare il proprio umore;
- migliorare la propria performance.
Per fare questo è fondamentale:
- l’esposizione alla luce nei primi 30-60 minuti appena svegli, con una luce di intensità elevata. L’ideale è uscire fuori approfittando della luce solare. Abbiamo già visto in un altro articolo come l’esposizione al sole, ingiustamente demonizzata, abbia un effetto enormemente positivo sulla nostra salute, in particolare sulla riduzione della probabilità di morire per malattie cardiovascolari, tumorali e malattie che non rientrano in queste due categorie . In questo caso ne parliamo come di un potente alleato per la regolarizzazione dei nostri ritmi circadiani. Bastano 30 minuti ad una luce bianca di 10000 lux. Verosimilmente se la luce è più potente il tempo necessario sarà inferiore. Ad esempio per 100000 lux basteranno anche 10-15 minuti;
- lavorare o vivere in un ambiente ben illuminato. Dagli studi una luce bianca tra i 300 e i 500 lux sembra essere ideale per raggiungere i nostri scopi.
La dieta di luce
Ma come faccio a capire se ho una sufficente esposizione alla luce? Manco devi chiedere
Esiste una app che si chiama Light meter. La puoi scaricare sul cellulare. Usa la fotocamera del dispositivo per dirti la potenza della luce che sta colpendo il tuo smartphone.
Con questo vi farete un’ idea a che intensità di luce vi state esponendo durante la giornata. Vi state rendendo conto se state seguendo una buona “dieta luminosa“.
Ebbene sì, per funzionare bene non avete bisogno solo di una sufficiente quantità di cibo, ma anche una sufficiente quantità di luce, di intensità giusta al momento giusto.
Conclusioni
Se la mattina vi svegliate odiando il mondo e preferite stare al buio, o comunque in una stanza che in inverno massimo arriva a 100 lux, con la luce del cellulare che vi fa compagnia, non vi stupite se il cattivo umore non vi lascia tutto il giorno e vi dovete riempire di caffè per tenervi svegli. Per di più magari la sera la sera non riuscite ad addormentarvi.
Cercate di seguire le linee guida ed i protocolli proposti in questo articolo.
Ma la storia della luce non finisce qui.
Se pur vero che l’esposizione alla luce è benefica la mattina, cosa accade esponendoci di sera…? Lo scopriremo nella prossima puntata…
Fonti:
Effetti acuti dell’esposizione alla luce intensa sui livelli di cortisolo
Effetti della luce sui ritmi circadiani dell’essere umano, sul sonno e sul tono dell’umore
Revisione sistematica dell’impatto dell’esposizione alla luce sul ritmo circadiano umano
L’impatto dell’esposizione alla luce diurna sul sonno e sull’umore di impiegati
Quali sono le temperature della luce e quale scegliere per i tuoi ambienti
Fonti immagini:
Figura 1: E luce fu?
Figura 2: Le normali relazioni sincrone tra sonno e attività diurna e cortisolo