Die sich im Laufe des Lebens verändernden Schattierungen der Lichtempfindlichkeit

Renske Lok, Ph.D. Stanford University, Abteilung für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften

Über seine Rolle beim Sehen hinaus spielt Licht eine bedeutende Rolle bei der Gestaltung unserer Physiologie und unseres Verhaltens. Lichteinwirkung in der Nacht beeinflusst Wachsamkeit, kognitive Funktionen und die Melatoninproduktion. Die Auswirkungen von Licht auf diese nicht-visuellen Funktionen hängen von Faktoren wie Intensität, Zeitpunkt, zeitlichem Muster und spektralen Eigenschaften der Lichteinwirkung ab, und es gibt überzeugende Beweise dafür, dass diese Abhängigkeiten mit dem Alter variieren können.

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Alterung und Lichtintensität

Zahlreiche Studien zur Untersuchung der nicht bildgebenden Effekte von Lichtintensitäten wurden an jungen, gesunden Erwachsenen (18–40 Jahre) durchgeführt. Immer mehr Studien unterstreichen jedoch, dass solche Effekte im Laufe des Lebens möglicherweise nicht gleich sind. Bei der Untersuchung beispielsweise, wie sich Abendlicht unterschiedlicher Intensität (im Bereich von 5 bis 5000 Lux) auf die Unterdrückung von Melatonin bei Kindern im Vorschulalter (~3 bis 5 Jahre) auswirkt, stellten Forscher fest, dass der Melatoninspiegel über den gesamten untersuchten Intensitätsbereich hinweg unterdrückt wurde (Hartstein et al., 2022). Im Gegensatz dazu wird bei Personen im Alter von 18 bis 44 Jahren geschätzt, dass die Hälfte des angepassten maximalen Melatonin unterdrückenden Effekts von Licht durch ∼50 – 130 Lux hervorgerufen wird (Cajochen et al., 2000). Während bei Vorschulkindern keine klare intensitätsabhängige Reaktion auftrat, zeigte das unterste Quartil der Lichtintensitäten (5–40 Lux) eine deutlich geringere durchschnittliche Melatoninsuppression als die höheren Quartile, was darauf hindeutet, dass die gewählten Lichtintensitäten für diese Altersgruppe möglicherweise zu hoch waren. Auf der anderen Seite des Spektrums weisen ältere Erwachsene (ca. 60 Jahre und älter) eine geringere Lichtempfindlichkeit als jüngere Menschen auf. Dies legt nahe, dass ältere Menschen möglicherweise einer stärkeren Lichteinwirkung ausgesetzt sein müssen, um dieselben Vorteile zu erzielen wie die jüngere Bevölkerung (Duffy et al., 2007). Altersbedingte Augenerkrankungen wie Katarakte, Gelbfärbung der Linse und Verhaltensänderungen tragen zu einer verringerten Lichteinwirkung bei älteren Menschen bei. Diese Bevölkerungsgruppe lebt oft in schwach beleuchteten Umgebungen und hat nur eingeschränkten Zugang zu natürlichem Tageslicht, was letztendlich die zirkadiane Lichtempfindlichkeit verringert, da die Lichtmenge, die die Netzhaut erreicht, begrenzt ist.

Alterung und Lichtspektrum

Der vorherrschende Konsens ist, dass das zirkadiane System seine höchste Lichtempfindlichkeit bei einer Wellenlänge von etwa 480 nm aufweist. Diese spezielle Wellenlänge stimuliert den Melanopsin-empfindlichen Photorezeptor maximal, der eine vorherrschende Rolle bei den nicht-visuellen Effekten des Lichts spielt. Während andere Photorezeptoren, wie solche, die für kürzere Wellenlängen (S-Zapfen) oder längere Wellenlängen (M-Zapfen oder L-Zapfen) empfindlich sind, ebenfalls zu nicht-bildgebenden Effekten beitragen, ist ihr Einfluss vergleichsweise weniger bedeutend als der der Melanopsin-empfindlichen Lichtzellen. Eine aktuelle Studie schlägt vor, dass sich die Beteiligung anderer Photorezeptoren an den nicht-bildgebenden Effekten des Lichts im Laufe des Lebens ändern kann (Najjar et al., 2024). In einem Within-Subject-Design setzten die Forscher junge und ältere Personen nachts 60 Minuten lang schmalbandigem Licht im Bereich von 420 bis 620 nm aus, um die Auswirkungen auf die Melatoninsuppression zu beurteilen. Die Studie ergab bei jungen erwachsenen Teilnehmern (~25 Jahre) ein klares Muster: Melanopsin war zu allen Zeitpunkten allein für die Unterdrückung von Melatonin verantwortlich. Die höchste Empfindlichkeit wurde nach nur 15 Minuten Lichteinwirkung bei 485,3 nm festgestellt. In der älteren Gruppe (~59 Jahre) wurde der Prozess jedoch gemeinsam von Melanopsin, dem kurzwelligen (S)-Zapfen und dem mittelwelligen (M)-Zapfen gesteuert, mit einer stabilen höchsten Empfindlichkeit bei etwa 500 nm nach 30, 45 und 60 Minuten Lichteinwirkung. Dies deutet darauf hin, dass sich mit zunehmendem Alter des Menschen die Abhängigkeit von Melanopsin allein zu einem komplexeren Zusammenspiel von Photorezeptoren bei der Regulierung der Melatoninunterdrückung verschiebt.

Zukunftsperspektiven

Zusammengenommen markieren diese Studien die ersten Schritte hin zu einem differenzierten Verständnis der nicht bildgebenden Wirkungen von Licht in verschiedenen Lebensphasen. Der Wechsel von der Abhängigkeit von Melanopsin in der Jugend hin zum komplexen Zusammenspiel der Photorezeptoren im Alter sowie die bemerkenswerte Wirkung von schwachem Abendlicht auf Kinder im Vergleich zu stärkerem Licht bei Erwachsenen öffnen Türen für maßgeschneiderte Ansätze der Lichttherapie. Dies unterstreicht die entscheidende Rolle einer wohlüberlegten Lichtumgebung in jeder Lebensphase und betont die Bedeutung einer sorgfältigen Probenauswahl bei Forschungsstudien.

Es muss jedoch noch geklärt werden, wie eine Kombination aus unterschiedlichen Lichtintensitäten und spektralen Zusammensetzungsvariationen die Melatoninsuppression beeinflusst und ob sich diese Lichteffekte auch auf andere, nicht bildgebende Effekte wie Stimmung und kognitive Leistungsfähigkeit auswirken. Weitere Forschungen in diesen Bereichen werden zu einem umfassenderen Verständnis der komplexen, vielschichtigen Beziehung zwischen Licht und Wohlbefinden im Laufe des Lebens beitragen.

Verweise

Cajochen, C., Zeitzer, J.M., Czeisler, C.A., Dijk, D.J., 2000. Dose-response relationship for light intensity and ocular and electroencephalographic correlates of human. Behavioural Brain Research 115, 75–83.

Duffy, J.F., Zeitzer, J.M., Czeisler, C.A., 2007. Decreased sensitivity to phase-delaying effects of moderate intensity light in older subjects. Neurobiology of Aging 28, 799–807.

Hartstein, L.E., Behn, C.D., Akacem, L.D., Stack, N., Wright Jr, K.P., LeBourgeois, M.K., 2022. High sensitivity of melatonin suppression response to evening light in preschool‐aged children. Journal of pineal research 72 (2), e12780.

Najjar, R.P., Prayag, A.S., Gronfier, C., 2024. Melatonin suppression by light involves different retinal photoreceptors in young and older adults. Journal of pineal research 76 (1), e12930.