Spectral control of illumination for accelerated physiological adjustment to shift work
Public Health, Healthcare Research, Social and Occupational Medicine
Final Report Abstract
Nachtarbeit steht im Widerspruch zur zirkadianen Rhythmik, da zur Zeit niedriger Leistungsbereitschaft gearbeitet und zur Zeit hoher Leistungsbereitschaft geschlafen werden muss. Gesundheitliche Gefahren resultieren im Wesentlichen aus der wiederholten Chronodisruption. Es ist bekannt, dass Licht über die Melatoninsynthese Einfluss auf die zirkadiane Rhythmik ausübt. Monochromatisch blaues Licht wirkt dabei stärker als monochromatisch rotes Licht. Monochromatisches Licht ist aber für die Beleuchtung von Arbeitsplätzen ungeeignet. Ziel des Projekts war es daher zu untersuchen, ob durch Änderungen der spektralen Charakteristik polychromatischer, weißer Beleuchtungen die Melatoninsynthese beeinflusst und damit die Anpassung an Schichtarbeit gesteuert werden kann. Insbesondere sollten Beleuchtungen bei gleichbleibender Beleuchtungsstärke verwendet werden, um den isolierten Effekt der spektralen Charakteristik zu untersuchen. Dabei müssen die Beleuchtungen die Vorgaben einer jeweils starken und einer geringen Melatoninsuppression bei gleichzeitig gutem Farbdifferenzierungsvermögen erfüllen. Im ersten Teil der Untersuchungen mit 7 polychromatischen weißen Beleuchtungen unterschiedlicher Farbtemperaturen wurden zwei geeignete Beleuchtungen identifiziert: Eine kaltweiße Beleuchtung mit hohem Blauanteil (14 000 K), bei der eine starke Melatoninsuppression gemessen wurde, und eine warmweiße Beleuchtung (2 750 K), bei der eine geringe Melatoninsuppression beobachtet wurde. Beleuchtungen mit Farbtemperaturen < 2 000 K wurden von weiteren Untersuchungen ausgeschlossen, da sie keine ausreichend gute Farbdiskriminierung ermöglichten. Im zweiten Teil wurden die beiden Beleuchtungen bei experimentellen Schichtarbeitsversuchen eingesetzt, um entweder einen Erhalt der Zirkadianrhythmik bei kurzen Nachtschichtperioden (erst warmweiß, dann kaltweiß) oder eine beschleunigte Verschiebung der Zirkadianrhythmik bei längeren Nachtschichtperioden (erst kaltweiß, dann warmweiß) zu erreichen. Überraschender Weise zeigte sich kein Einfluss der spektralen Charakteristik auf die Verschiebung der Zirkadianrhythmik. Offensichtlich ist eine Änderung der Farbtemperatur allein nicht geeignet, um eine effektive chronobiologische Intervention zur Verschiebung der Phasenlage zu erzielen. Ergänzend sollte dies mit einer Änderung der Beleuchtungsstärke gekoppelt werden. Eine Vermeidung der Chronodisruption, also eine signifikante Melatoninproduktion, scheint bei geeigneter Beleuchtungsstärke für Farbtemperaturen unterhalb von 3 000 K erreichbar zu sein.
Publications
- Einfluss der Farbtemperatur der Beleuchtung auf Melatoninsynthese und Farbwahrnehmung. In: Böckelmann I., Lorenz A., Sammito S., Darius S. (Hrsg.): 18. Symposium Arbeitsmedizin und Arbeitswissenschaft für Nachwuchswissenschaftler, Magdeburg, 7.-9. November 2014 (S 20). Magdeburg: Forum Arbeitsphysiologie
Kuchenbuch A., Griefahn B.
- Saisonaler Einfluss auf die Melatoninsynthese. In: Stoll, R. (Hrsg.): 18. Symposium Arbeitsmedizin und Arbeitswissenschaft für Nachwuchswissenschaftler, Rostock, 6.-8. November 2015 (S 19). Rostock: Forum Arbeitsphysiologie, 2015
Kraneburg A., Griefahn B.
- Does natural daylight influence nocturnal melatonin production? A pilot study. Central European Journal of Occupational and Environmental Medicine, Jan 2016
Kraneburg A., Griefahn B.
- Effect of color temperature on melatonin production for illumination of working environments. Applied Ergonomics
Volume 58, January 2017, Pages 446-453
Kraneburg A., Franke S., Methling R., Griefahn B.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.apergo.2016.08.006)
