Глава 8
Возьмите под контроль главных нарушителей: источники освещения и дисплеи
Вот уже как минимум 100 лет индустриализация и электрификация все больше и больше ограничивают нам доступ к естественному свету днем и усиливают воздействие на нас искусственного света ночью, однако это не они поставили современное общество на грань почти полного циркадного коллапса. Последним толчком к катастрофе послужило внезапное и повсеместное распространение цифровых дисплеев. Если всего несколько лет назад главным нарушителем циркадных ритмов считалась посменная работа, то сегодня в этой роли выступает глобальная компьютеризованная коммуникация.
Мы живем в мире смещенного времени, который контролируется циклом круглосуточных новостей и развлечений. В виртуальном мире нет ни дня, ни ночи: мы всегда можем найти, с кем початиться, как развлечься и чем заполнить часы бессонницы или скуки. А когда наши глаза не приклеены к последним видеороликам про котят, мемам со знаменитостями и репортажам о природных/политических катаклизмах, мы пытаемся связываться в социальных сетях с друзьями, родственниками или коллегами по работе, которые часто живут в других часовых поясах. Такой стиль жизни породил циркадное нарушение совершенно нового типа – цифровой джетлаг, – когда наше тело находится в одном месте, а разум работает совсем в другом.
И все же мы знаем, что наше физическое тело не предназначено для постоянного пребывания в состоянии бодрствования. Когда специалисты по раковым заболеваниям называют посменный труд фактором канцерогенного риска, они имеют в виду воздействие яркого света, заставляющего работающих посменно бодрствовать в темное время суток. В недавно опубликованном докладе Национальной токсикологической программы приведены результаты анализа неонкологических проблем со здоровьем, связанных с искусственным освещением. Эксперты установили, что воздействие света в ночное время может быть причастно к развитию болезней сердца, метаболических заболеваний, репродуктивных проблем, ряда психиатрических расстройств, желудочно-кишечных и иммунологических заболеваний1. Интересно отметить, что у всех этих широко распространенных хронических состояний есть циркадный компонент. В части III мы рассмотрим каждую из данных проблем по отдельности.
Нам достоверно известно, что яркий свет по ночам может стать причиной коллапса всех циркадных ритмов. В 1980-е годы Чарльз Цейслер из Гарвардского университета провел простой эксперимент. Он измерил температуру тела у здоровых добровольцев, а затем подверг их воздействию яркого света в разные часы темного времени суток. На следующий день Цейслер измерил у них температуру тела и обнаружил, что у тех, кто подвергался воздействию света с полуночи до 2 часов ночи, циркадный ритм температуры тела сбился полностью, словно их тела потеряли способность определять время суток2. Регуляция температуры тела пришла в норму лишь на третий день после восстановления нормального цикла света и темноты.
Некоторые эксперименты на мышах указывают, что в число последствий воздействия света могут входить не только снижение алертности, нарушение сна, депрессия и мигрень, но даже судорожные приступы и эпилептические припадки. Один из видов эпилепсии, ночная лобная эпилепсия, обычно проявляется по ночам, хотя при некоторых формах этой болезни припадок может быть спровоцирован интенсивным стробирующим светом в любое время суток. Причиной этой болезни у людей становится мутация гена CHRNB2 (никотиновый холинергический рецептор бета-2). Стивен Хайнеманн (известный тем, что открыл несколько молекул нервной системы), один из моих уважаемых коллег в Институте Солка, изучал мышей с такими же, как у людей, мутациями, вызывающими ночную эпилепсию. Однако у этих мышей никогда не наблюдалось признаков эпилепсии, и Стив потерял к ним интерес. Такое случается: некоторые человеческие болезни нельзя точно воспроизвести на мышах и наоборот. Меня заинтересовал этот ген, поскольку в нем проявлялись признаки циркадного ритма мозга, и потому я думал, что он может участвовать в механизмах пробуждения и регуляции сна. Когда мы провели мониторинг паттерна циркадной активности этих мышей, стало очевидно, что они испытывали проблемы со сном. В то время как нормальные мыши просыпались вечером и оставались активными до утра, мыши с мутацией гена бета-2 просыпались в середине ночи и сохраняли активность в течение долгого времени после рассвета3, словно у них была изменена нормальная реакция на свет. Любопытно отметить, что пациенты с ночной лобной эпилепсией тоже продолжают бодрствовать до поздней ночи и в течение дня испытывают очень сильную сонливость. И хотя на мышах нельзя воспроизвести человеческий фенотип приступа, мы удовлетворились тем, что паттерн сна и бодрствования у мышей-мутантов являлся зеркальным отражением данного паттерна у больных людей. Эти эксперименты навели нас на мысль о том, что ген бета-2 может усиливать или ослаблять световой сигнал, передаваемый от глаза к мозгу, чтобы помочь мозгу решить, что делать: бодрствовать или спать.
Несколько лет спустя Марла Феллер из Калифорнийского университета в Беркли сделала еще одно удивительное открытие. Она заметила, что мыши, у которых отсутствовал ген бета-2, проявляли сверхчувствительность к свету синей части спектра. Даже при тусклом освещении нервные клетки в глазах мышей активировались так сильно, словно их глаза подвергались воздействию очень яркого света4. Причину данного дефекта удалось проследить до аномально высокой светочувствительности меланопсинсодержащих клеток. В самом начале жизни связь глаз с мозгом установлена не полностью. Ганглиозные клетки сетчатки, которые передают всю информацию о свете от глаза к мозгу, подразделяются на множество специализированных групп, соединяющихся с конкретными участками мозга, где они участвуют в регуляции воздействия света на зрение, поведение, сон, алертность, депрессию, судорожные приступы, мигрень и т. д. Специализация ганглиозных клеток является предметом тщательного изучения, поскольку очевидно, что формирование неправильных связей между глазом и мозгом может привести к необратимым пожизненным последствиям. Удивление вызывает тот факт, что меланопсин присутствует лишь в 2–4 процентах от общего количества ганглиозных клеток, однако повышение или снижение активности этих меланопсинсодержащих клеток влияет на то, как остальные 96–98 процентов клеток общаются с соответствующими участками мозга. У мышей, лишенных гена бета-2, была выявлена аномально высокая светочувствительность меланопсинсодержащих ганглиозных клеток и нарушение общей схемы соединения ганглиозных клеток с мозгом.
Дэвид Берсон из Университета Брауна установил, что у мышей с удаленным меланопсин-геном соединение с мозгом тоже было дефектным5. Эксперименты на мышах позволили предположить, что некоторые неврологические заболевания у людей, включая мигрень, эпилепсию, судорожные приступы и даже повышенную чувствительность к свету, могут иметь в своей основе общую проблему нарушения связи глаза с мозгом. Однако болезнетворные мутации не всегда вызывают эти тяжелые заболевания. Менее опасные формы мутаций необязательно приводят к развитию болезни, но могут оказывать малозаметное воздействие на нашу чувствительность к свету на протяжении всей жизни. Например, люди с пониженной чувствительностью к свету легко засыпают при обычном освещении в гостиной – в отличие от тех, кого такой же уровень освещенности заставляет бодрствовать до поздней ночи и кто может спать только в затемненной спальне.
Содержание голубого света в различных источниках света
Нарушить циркадные ритмы может даже тусклое освещение. По мнению Стивена Локли, эксперта по циркадным расстройствам из Гарвардской медицинской школы, для этого достаточно всего 8 люксов – значительно меньшего уровня освещенности, чем у большинства настольных ламп, и примерно вдвое большего, чем у ночника. Вглядываясь в цифровые дисплеи, настроенные на средний или высокий уровень яркости, мы значительно увеличиваем количество голубого света, воздействующего на нашу сетчатку и мозг. Голубой свет, который в дневные часы приносит пользу тем, что повышает концентрацию внимания, скорость реакции и настроение, в ночное время становится чрезвычайно вредным. Его воздействие снижает производство мелатонина и подавляет потребность во сне. Излучение дисплеев, насыщенное голубым светом, особенно опасно для детей и подростков. Проведенное в 2016 году обследование 600 детей показало, что у тех из них, кто проводит слишком много времени перед цифровыми дисплеями, значительно чаще наблюдаются проблемы со сном и поведением6.
Как ослабить голубое свечение дисплеев
Так же как способность контролировать использование огня произвела революцию в жизни представителей нашего вида, рациональное общение с цифровым миром может стать ключом к возвращению нашего здоровья. Поскольку мы проводим перед дисплеями больше 8 часов в сутки, яркость и цветность цифровых экранов входит в число самых значительных источников светового воздействия7. Уменьшение количества голубого света, излучаемого экранами, представляется весьма разумным подходом к решению проблемы воздействия голубого света.
Нам очень приятно, что открытие меланопсина в коже лягушки в 1998 году8 обернулось настоящей революцией в сфере контроля над источниками голубого света. Например, особенно большой интерес к нашему исследованию проявил Майкл Херф – изобретатель Picasa, знаменитой программы для работы с цифровыми фотографиями, приобретенной компанией Google. Он согласен с тем, что простое приложение, которое изменяет яркость и цветность излучения традиционного голубого экрана, увеличивая в нем долю оранжевого цвета и уменьшая долю голубого, действительно способно помочь некоторым людям. Херф разработал приложение f.lux, которое можно загрузить на любой PC или смартфон на платформе Android. Эта утилита позволяет запрограммировать устройство на автоматическое изменение цветности и яркости дисплея, чтобы увеличить содержание более спокойных оттенков оранжевого или красного цвета в те периоды, когда пользователю следует готовиться ко сну. Сообщения тысяч людей, которые уже загрузили это приложение, и результаты клинических исследований подтверждают, что снижение воздействия голубого света с помощью f.lux действительно улучшает сон и уменьшает усталость глаз.
Потрясающая успешность столь простой утилиты заставила Apple, Samsung и других производителей включить ее в стандартный набор функций смартфонов. Apple назвала эту функцию NightShift: все, что от вас требуется, – это указать время на 2 часа раньше предпочтительного отхода ко сну и пробуждения, а приложение позаботится обо всем остальном и уменьшит интенсивность голубого света на дисплее, чтобы изменить его свечение с ярко-белого на бежевое. Почти каждая новая выпускаемая на рынок модель лэптопа и планшета имеет встроенную функцию установки времени изменения яркости или цветности дисплея. Очень приятно видеть, как всего за 15 лет наше открытие, сделанное в ходе простого наблюдения за мышами, нашло применение более чем в миллиарде цифровых устройств.
Данная технология используется во многих новых моделях телевизоров. Например, в телевизорах Samsung функция Eye Saver Mode постепенно изменяет цвет экрана и снижает яркость голубого света. Ваши глаза адаптируются к этому так медленно, что вы даже не замечаете, как происходит изменение цвета во время просмотра вашего любимого шоу. Это позволяет вам наслаждаться телепередачами, не подвергая сон негативному воздействию голубого света.
Если вы не хотите раскошеливаться на новый телевизор, рынок предлагает ряд дополнительных устройств для апгрейда старых моделей. Например, Drift TV – это маленькая коробочка, которая подсоединяется к вашему телевизору через вход HDMI и убирает с экрана значительный процент голубого света. Вы можете сами решить, сколько голубого нужно убрать и за какое время. К примеру, если вы установите Drift TV на удаление 50 процентов голубого света (или любого другого количества порциями по 10 процентов) за час, то этот переход будет плавным и практически незаметным.
Легкое решение проблемы с домашним освещением
Наше открытие роли голубого света побудило производителей осветительных приборов, архитекторов, светотехников и дизайнеров интерьеров переосмыслить концепцию внутреннего освещения помещений. Эти профессионалы сумели разглядеть в идее циркадного освещения новую большую финансовую возможность, и теперь данная сфера созрела для того, чтобы инновации и конкуренция принесли циркадный ритм освещения в наши дома.
Продолжающаяся эволюция электрической лампочки порождает новые проблемы и возможности, связанные с восстановлением циркадных ритмов. Например, первые лампы LED (на светоизлучающих диодах) были красными и зелеными, потому что в течение долгого времени не удавалось наладить производство LED-ламп белого света из-за отсутствия дешевых диодов, излучающих свет синей части спектра. В 1990-е годы японские ученые Исаму Акасаки, Хироси Амано и Сюдзи Накамура разработали недорогую технологию выращивания синих светодиодов, что сделало LED-лампы белого света более доступными. В 2014 году их разработка была удостоена Нобелевской премии по физике. Количество света, излучаемого этими LED-лампами, увеличилось в несколько раз, и теперь 12-ваттная LED-лампа светит так же ярко, как 60-ваттный источник света 10 лет назад. Это эпохальное изобретение привело к резкому сокращению энергопотребления и позволило выпускать LED-лампы в промышленных масштабах. Но проблема в том, что эргономичные светодиодные лампы излучают гораздо больше голубого света, чем лампы накаливания, и оказывают разрушительное воздействие на вашу способность засыпать в темное время суток. По мере того как все больше людей отказываются от ламп накаливания и переходят на более дешевые LED-лампы, ситуация с циркадными ритмами неуклонно ухудшается.
Некоторые из самых выдающихся бытовых устройств и научных достижений обязаны своей популярностью NASA: в качестве примеров можно назвать липучки Velcro и быстрорастворимый напиток Tang. Из сообщений, поступающих с Международной космической станции, нам известно, что астронавты сталкиваются с серьезными нарушениями циркадного ритма. Круглосуточное освещение и отсутствие связи с настоящими восходами и закатами солнца приводят к потере ощущения дня и ночи. Чтобы улучшить сон и циркадный ритм астронавтов, NASA заменяет источники освещения на станции новыми LED-лампами, меняющими цвет и яркость.
Сегодня регулируемые LED-лампы доступны для использования в домашних условиях, а настройку их яркости и цвета можно производить со смартфона или с пульта дистанционного управления. Кроме того, их можно запрограммировать на изменение цвета и яркости в определенное время суток. Другими словами, мы можем создать близкое к естественному освещение, имитируя природный цикл дня и ночи. Утром лампы увеличивают интенсивность света в помещении от полной темноты до ярко-голубого, а к концу дня медленно тускнеют до слабого оранжевого свечения, а затем до полной темноты в помещении. На сегодняшний день стоимость регулируемых ламп довольно высока, но, судя по темпам эволюции освещения за последние 100 лет, цены на них вскоре могут пойти вниз.
А пока домовладельцы могут устанавливать регуляторы освещенности на обычные LED-лампы. В дневное время эти лампы будут работать на полную мощность, а в темное время суток их яркость можно приглушить до уровня, достаточного лишь для безопасного передвижения по дому. Другим простым решением может стать установка разных ламп в разных комнатах. Например, если у вас две ванные, вы можете установить маломощные лампы в той, которой обычно пользуетесь вечером и ночью, и яркие, насыщенные голубым светом LED-лампы – в той, которой пользуетесь утром. Когда вы проснетесь и направитесь в ванную с ярким голубым освещением, воздействие этого света начнет понижать выработку мелатонина и повышать алертность.
Если вы часто просыпаетесь по ночам, чтобы посетить санузел, тогда можно установить лампы, реагирующие на движение, прямо в полу. Этот тип освещения является наименее вредным и не будет активировать фоторецепторы голубого света в глазах. Я по своему опыту знаю, что сейчас эта система освещения применяется во многих отелях, и могу представить, насколько полезной она может быть в больницах, домах престарелых, а также на всем потребительском рынке.
Можно также заменить осветительные лампочки на лампы янтарного цвета. Такие лампы излучают больше оранжевого света и меньше голубого, поэтому будут причинять меньше вреда вашим циркадным часам. Кроме того, они будут способствовать повышению уровня мелатонина по вечерам, в результате чего всех людей в вашем доме начнет клонить в сон примерно в 10–11 часов вечера. Образцы такого освещения демонстрируют многие ведущие розничные сети хозяйственных товаров, чтобы вы сами могли почувствовать разницу.
Помимо прочего, вы можете изменить тип освещения, которое используете по вечерам. Для чтения или выполнения взятой на дом работы вам может потребоваться немного больше света, чем дает приглушенный верхний свет. Вместо того чтобы наполнять комнату светом, используйте для создания рабочего освещения настольные лампы. Такой свет будет направлен на рабочую поверхность, а не в глаза, поэтому вы сможете работать при относительно ярком свете, но в то же время уменьшите общую интенсивность его воздействия.
Подростки, свет и компьютеры
Мы провели предварительное исследование, которое показало, что мальчикам подросткового возраста нравится жить в темноте. Это однозначно нарушает их циркадный ритм: в светлое время суток, когда следует находиться на ярком свету, подростки его избегают, а затем проводят вечера перед дисплеями цифровых устройств в темном помещении. Поэтому, если у вас есть сын и вы заботитесь о его здоровье, посоветуйте ему раздвигать в комнате шторы и установить в компьютере и телефоне программу, которая будет уменьшать количество излучаемого голубого света по вечерам за 2 часа до отхода ко сну.
Красные лампы излучают меньше всего голубого света и хорошо подходят для ночников. Например, в Великобритании есть телепередача, которая называется Doctor in the House («Врач у вас дома»). Ее ведущий, доктор Ранган Чаттерджи, некоторое время живет в какой-то семье, чтобы помочь ей решить проблемы со здоровьем. Чаттерджи анализирует их образ жизни и определяет, какие простые изменения они могут произвести, чтобы улучшить свое здоровье. Доктор очень хорошо знаком с моими исследованиями и часто советует использовать в спальнях детей ночники с лампами красного цвета. Как показывает его опыт, после выполнения этой рекомендации продолжительность сна у детей увеличивается на целый час.
Очки, защищающие от голубого света
Более тридцати лет назад стало известно, что фотохромные очки с защитой от синего света ослабляют хронические мигрени. В конце 1980-х годов – задолго до открытия молекулярного и нейронного механизма действия голубого света – один терапевт провел исследование, которое навело его на мысль о том, что цвет света воздействует на мигреневые головные боли. Он провел один простой эксперимент на детях, которые из-за мигрени каждый месяц пропускали занятия в школе. Детей разделили на две группы. Одна стала носить очки с защитой от синего света, а другая – с защитой от оранжевого. У детей, которые носили очки, блокирующие синий свет, уменьшились частота и длительность приступов мигрени, в результате чего они пропустили меньше уроков9.
В 2010 году о нашем исследовании меланопсиновых рецепторов голубого света услышал Кадзуо Цубота – профессор офтальмологии в аспирантуре медицинской школы Университета Кэйо в Токио. Он с беспокойством наблюдал за распространением циркадных нарушений у жителей Японии. Дети подросткового возраста проводили слишком много времени перед мониторами компьютеров или за видеоиграми, очень мало спали по ночам и на протяжении всего дня испытывали усталость. Взрослые люди тоже бодрствовали допоздна, засиживаясь перед телевизорами. Япония была лидером в развитии технологий освещения и очень быстро переходила на LED-лампы. Доктор Цубота решил, что бессмысленно убеждать людей в необходимости уменьшить интенсивность освещения. Вместо этого он выдвинул очень простую идею: ношение очков, защищающих от голубого света, может оказаться исключительно полезным для уменьшения нагрузки на глаза и улучшения сна. Если солнцезащитные очки защищают от воздействия прямого солнечного света днем, то очки, разработанные Цуботой, следовало носить вечером, чтобы уменьшить количество голубого света, попадающего в глаза, когда вы дома смотрите телевизор или находитесь в супермаркете, аптеке либо тренажерном зале.
Эффект «просачивания благ» научного открытия
В 2013 году доктор Цубота организовал в Токио научную конференцию, посвященную теме голубого света. Впервые инженеры-светотехники, офтальмологи, психиатры и ученые вроде меня собрались вместе и обсудили, как взять под контроль новую волну распространения светодиодного освещения. Идея доктора Цуботы получила возможность выйти за пределы Японии и распространиться по всему миру. В марте 2017 года, когда я приехал на международную конференцию общества Near Future, где собираются мировые лидеры в области технологий, политики, масс-медиа и т. д., какой-то человек предложил мне «меланопсиновые очки» с защитой от голубого света всего за 99 долларов. Месяцем позже, когда я пришел к врачу-оптометристу за новой парой очков, она поинтересовалась, не хочу ли я нанести на линзы моих новых корригирующих очков специальное покрытие, блокирующее голубой свет.
К моменту нашей первой встречи с доктором Цуботой в 2012 году он изготовил для себя по индивидуальному заказу пару очков со стеклами, похожими на розовые фильтры. Каждый день, примерно в 7 часов вечера, он снимал обычные очки и надевал розовые. Так он лично удостоверился в том, они действительно улучшают ночной сон. Затем он убедил компанию JINS, которая занималась производством очков, вывести такие очки на рынок как товар широкого потребления стоимостью менее 25 долларов. Выпущенные JINS очки с защитой от голубого света стали разлетаться в Японии как горячие пирожки, и теперь производители аналогичных очковых стекол с успехом продают их в США через салоны оптики или интернет-магазины. Сейчас даже очки-трансформеры, меняющие уровень затененности, чтобы защитить глаза от солнца, рекламируются на рынке как очки с «защитой от голубого света».
Надевать очки, блокирующие голубой свет, можно сразу после ужина. Через 10–15 минут глаза расслабятся и вы почувствуете, что чрезмерное напряжение зрения исчезло, и ваш мозг приспособится к новому цвету. Не бойтесь, что люди посчитают вас фанатом певца Боно; зато вы будете контролировать свет, попадающий на вашу сетчатку.
Если вы носите очки с защитой от голубого света, то вам не нужно заменять лампочки освещения в доме или искать приложения для лэптопа или телевизора. Однако, если вы носите корригирующие очки, прописанные врачом, не используйте оптическое покрытие, отражающее голубой свет, потому что голубой свет необходим вам в светлое время суток. (Во время путешествий такой фильтр только усиливает эффект джетлага.) Если вы хотите приобрести очки с защитой от голубого света, лучше купите отдельную пару очков для вечернего времени. Носите их только 3–4 часа перед отходом ко сну.
И наконец, обращайте внимание на цвет линз. Линзы оранжевых или розовых оттенков обеспечивают самую большую степень защиты от голубого света; остальные цвета отфильтровывают лишь 5—15 процентов голубого света, что слишком мало для достижения реального эффекта.
