Illusztráció: Ulrika Nilsson Carlsson
Nem mindenkinek ugyanúgy jár a belső órája – a gének és a hormonok állnak a háttérben?
„Kevés kutatás született a témában, de ezek megállapították, hogy ha később kezdődik az iskola, a tanulók éberebbé válnak, és jobban teljesítenek a reggeli órákon. Különös módon a fiatalabb felnőttek a nap folyamán egyre jobban teljesítenek, idősebb tanáraik teljesítménye folyamatosan romlik ugyanebben az időszakban!” Nem mindannyiunk biológiai órája jár egyformán.
Azok, akik reggelente éberebbek, aztán korán lefekszenek, „pacsirtának” nevezzük, akik pedig gyűlölik a reggeleket, és képesek egész éjszaka fent lenni, azok „baglyok”.
Ezeket a kifejezéseket valós életmódbeli preferenciák leírására használjuk – arra, hogy leírjuk, mikor szeret valaki aludni, és mikor a leghatékonyabb. A napi preferenciát részben az óragénjeink határozzák meg. Az elmúlt években izgalmas kutatások mutatták ki, hogy az e gének közötti apró eltérések összefüggésbe hozhatók azzal, hogy a pacsirták belső órája gyorsabb (24 óránál rövidebb), míg a baglyoké lassabb (24 óránál hosszabb). De ezt nem csak a génjeink szabályozzák. Ahogy öregszünk, az alvásidőnk is jelentősen megváltozik.
Pubertáskorra egyre későbbi órákra tolódik a lefekvés és az ébredés időpontja. Ez a tendencia a nőknél körülbelül 19,5 éves korig, a férfiaknál pedig 21 éves korig folytatódik. Ezen a ponton azonban fordul a kocka, és az ember egyre korábban szeret elaludni és felkelni. 55–60 éves korunkra olyan korán kelünk, mint amikor 10 évesek voltunk.
Ezek és a kapcsolódó eredmények rámutatnak, hogy miért okoz gondot a fiatal felnőtteknek a koránkelés. A tinédzserek később alszanak el és gyakori a körükben az alváshiány, mert később szeretnek lefeküdni, de az iskola miatt korán reggel fel kell kelniük. Az iskolák időbeosztása jórész figyelmen kívül hagyja ezeket a nagyon is valós biológiai tényezőket.
Kevés kutatás született a témában, de ezek megállapították, hogy ha később kezdődik az iskola, a tanulók éberebbé válnak, és jobban teljesítenek a reggeli órákon. Különös módon a fiatalabb felnőttek a nap folyamán egyre jobban teljesítenek, idősebb tanáraik teljesítménye folyamatosan romlik ugyanebben az időszakban! A lefekvéssel és az ébredéssel kapcsolatos preferenciák változásának mechanizmusa még mindig igen kevéssé ismertek, de a kutatók szerint összefüggésbe hozhatók a szteroidhormonjaink (például a tesztoszteron, az ösztrogén és a progeszteron) változásaival, és e hormonok termelődésének erőteljes pubertáskori felgyorsulásával, majd későbbi hanyatlásával.
Fényórák és éberség
A szem nemcsak a látásunk miatt fontos, hanem azért is, mert az időérzékünk és számos más időhöz kötött testi folyamatunk működéséhez kapcsolatot teremt a külvilággal.
Egy óra akkor működik igazán jól, ha a helyi időhöz igazodik: a szuprakiazmatikus magban (SCN-ben) található molekuláris órák megfelelő „beállításáért” például a szemet hajnalban és napnyugtakor érő fény a felelős. Ha ez az óra nem tud egy stabil világos-sötét ciklushoz igazodni, akkor el fog állítódni, ami megzavarhatja a cirkadián ritmusunkat.
Az ipari társadalmak tagjai gyakran elszakadnak a szoláris naptól (alább részletesen tárgyaljuk a váltott műszakban dolgozók speciális esetét), sok esetben egyszerűen nem jutnak el hozzánk a hajnal és a szürkület jelei. Például a gyermekek és felnőttek számára kialakított intenzív osztályokon gyakran használnak folyamatosan felkapcsolt, alacsony fényerejű lámpákat. Ebben a környezetben szinte elkerülhetetlen, hogy eltolódjon a cirkadián ritmusunk. Ennek hatására tovább romolhat a betegek egészségi állapota, amiről alább, „Az óra megzavarása” című alfejezetben részletesen is szó lesz. A fény nemcsak a cirkadián ritmust szabályozza, hanem az éberségre és a teljesítményre is közvetlen hatással van.
Ha egy embert fénynek teszünk ki, majd képet alkotunk az agyáról, fokozott aktivitást fogunk látni az éberségért, a kognitív képességekért és a memóriáért (talamusz, hippokampusz és agytörzs) és a hangulatért (amigdala) felelős agyi területeken. Az erősebb fény ezenfelül segíti a koncentrációt, megkönnyíti a kognitív feladatok elvégzését, valamint segít ellenállni az álmosságnak. Ha tehát egy épületben nem megfelelő a világítás, nemcsak az alvásunk és a cirkadián ritmusunk zavarodhat meg, hanem az éberségünk és a teljesítményünk is csökkenhet.
A látóideg fényérzékelő ganglionsejtjeiben található speciális fotoreceptorok szinkronizálják a belső óránkat a környezet fény-sötétség ciklusával, és így a helyi idővel.
Az elmúlt néhány évben jóval többet tudtunk meg arról, hogyan szabályozza a fény a cirkadián ritmust és az éberséget, hiszen felfedeztünk egy teljesen új fotoreceptor-rendszert a szemben. Ez a korábban ismeretlen fotoreceptor nem ott található, ahol a világról alkotott képünk létrehozására szolgáló pálcikák (éjszakai látás) és kúpok (nappali látás), hanem a látóideget alkotó fényérzékelő ganglionsejtekben. A legtöbb ilyen sejt feladata, hogy funkcionális kapcsolatot alakítson ki a szem és az agy között, de néhány speciális ganglionsejt (1–3%) képes közvetlenül érzékelni és kivetíteni a fényt az agynak arra a részeire, amelyek a cirkadián ritmus, az alvás, az éberség, a memória és a hangulat szabályozásáért felelősek.
Ezek a fotoszenzitív retina-ganglionsejtek (pRGC-k) egy fényérzékeny pigmentet tartalmaznak, amelynek Opn4 a neve. Ez a pigment a spektrum kék részén a legérzékenyebb, csúcsérzékenysége 480 nm, ami nagyon hasonló a tiszta égbolt kékjéhez. Ez a fényérzékelő rendszer anatómiailag és funkcionálisan független a látórendszertől, és valószínűleg még a látás előtt fejlődött ki, abból a célból, hogy a napi ritmus megszabása érdekében észlelje a fényt. Lenyűgöző módon a pRGC-k még azoknál az embereknél és állatoknál is képesek észlelni a fényt és eltolni a cirkadián órát vagy befolyásolni az éberséget, akiknél a látásért felelős pálcikák és kúpok teljesen megsemmisültek, vagy akik egyébként teljesen vakok. Ez fontos következményekkel jár a szemészek számára, akik általában nem ismerik ezt az új fotoreceptor-rendszert, sem azt, hogy milyen hatást gyakorol az emberi fiziológiára.
Figyelembe véve, hogy mely színre a legérzékenyebb az Opn4, úgy véljük, hogy a kék fény lesz a leghatékonyabb hullámhossz (szín) a cirkadián ritmus eltolásához és az ébredést szabályozó rendszerek riasztásához. Ezt az eddig elvégzett kutatások is alátámasztják. A cirkadián óra eltolására az éjszakai kék fény a legalkalmasabb, amely egyben képes csökkenteni az álmosságot, javítani a reakcióidőt, valamint aktiválni az agy éberséget és alvást szabályozó területeit.
A spektrumon felül a fény időzítése, időtartama, mintázata és a múltbéli expozíció is befolyásolja a cirkadián ritmust és az éberséget. Különösen fontos, hogy mikor ér minket fény. Az időzítéstől függ, hogy a cirkadián rendszer előrefelé (korábbi lefekvés) vagy hátrafelé (későbbi lefekvés) mozdul el. Az alkonyati természetes napfény késlelteti az órát, a hajnali fény pedig előre viszi. A fénynek ez a késleltető és előrevivő hatása a szoláris naphoz igazítja a szuprakiazmatikus magot.
A fénynek ezek a hatásai különösen fontosak ahhoz, hogy megértsük, milyen hatást gyakorol a jetlag, a váltott műszakos munkavégzés (lásd alább) és az épületek kialakítása az elalvás és az ébredés idejére. A pRGC-k nem annyira érzékenyek a fényre, mint a pálcikák és a kúpok, így nem regisztrálják azokat a rövid fényhatásokat, amelyeket a látásrendszer könnyedén észlel. A hosszú ideig világító gyenge fény azonban hatással lehet rájuk. Tehát az éjjeli lámpák és a számítógép-képernyők viszonylag halvány, 100 luxnál gyengébb fénye, amely több órán keresztül ér minket, már mérhető hatást gyakorolhat a belső óránkra és az ébresztőrendszerünkre, és súlyosbíthatja az alvászavarunkat.
Összességében a fénynek ezeket a jellemzőit – a színösszetételt, az expozíció időtartamát és a fény erősségét – széles körben alkalmazhatják az egészségügyben és a foglalkoztatásban, nemcsak az alvászavarok és a fáradtság kezelésére, hanem a kórházak, az iskolák, az irodák, az üzlethelyiségek és a lakóépületek tervezése során is.