CC BY
2
Аналитические обзоры
DOI: 10.31862/2500-2961-2024-14-2-274-283 УДК 504.75.06
Е.О. Гандина, Н.В. Лигун, Д.Р. Бакирова, В.Б. Дорохов
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии
Российской академии наук,
117485 г. Москва, Российская Федерация
Воздействие синего спектра света с применением очков blue-blocker на циклы сна - бодрствования (синтез мелатонина)
Использование электронных устройств со светоизлучающими экранами за последнее десятилетие увеличивается в геометрической прогрессии. Воздействие света ночью подавляет выработку стимулирующего сон гормона мелатонина и вызывает нарушения циркадианного ритма, включая ухудшение сна. Сильнее всего выработка мелатонина подавляется синей составляющей спектра света. Применение линз, блокирующих синий спектр света (Blue Blocker Glasses), является относительно малоизученной и актуальной областью. Статья содержит обзор исследований использования данного метода. Он может быть эффективен в нормализации цир-кадных ритмов у тех, кто уже имеет нарушения сна, и может не оказывать значимого воздействия в случае отсутствия подобных трудностей. Анализ исследований показал, что требуются более глубокое изучение эффективности этого подхода: большее число испытуемых и усовершенствованные методы анализа таких показателей, как уровень внешней освещенности, спектральный состав, секреция мелатонина и другие факторы.
© Гандина Е.О., Лигун Н.В., Бакирова Д.Р., Дорохов В.Б., 2024
Контент доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License ©
2_ /4 The content is Licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 international License Ьн^Н^^В
Ключевые слова: сон, мелатонин, синий спектр света, циркадные ритмы, blue blocker
Благодарности. Работа выполнена в рамках Государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации.
ССЫЛКА НА СТАТЬЮ: Воздействие синего спектра света с применением очков Ыие-Ыоскег на циклы сна - бодрствования (синтез мелатонина) / Е.О. Г андина, Н.В. Лигун, Д.Р. Бакирова, В.Б. Дорохов // Социально-экологические технологии. 2024. Т. 14. № 2. С. 274-283. DOI: 10.31862/2500-29612024-14-2-274-283
DOI: 10.31862/2500-2961-2024-14-2-274-283
E.O. Gandina, N.V. Ligun, D.R. Bakirova, V.B. Dorokhov
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Science, Moscow, 117485, Russian Federation
The effect of the blue spectrum of Light using blue-blocker glasses on sleep-wake cycles (melatonin synthesis)
The use of electronic devices with light-emitting screens has been increasing exponentially over the past decade. Exposure to light at night suppresses the production of the sleep-stimulating hormone melatonin and causes circadian rhythm disturbances, including sleep impairment. & Melatonin production is most strongly suppressed by the blue
o
of the light spectrum. The use of lenses that block blue light (Blue Blocker o Glasses) is a little-studied, yet relevant area. The article contains an overview S of studies on the use of this method. It may be effective in normalizing | circadian rhythms for people who already have sleep problems, but may have no significant effect for people without such problems. An analysis i of the studies showed that a more in-depth study of the effectiveness of this *
approach is required: a larger number of subjects and improved methods for analyzing such indicators as the level of external illumination, spectral composition, melatonin secretion and other factors.
Key words: sleep, melatonin, blue light spectrum, circadian rhythms, blue blocker
Acknowledgments. The work was carried out within the framework of the State Assignment of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation.
FOR CITATION: Gandina E.O. Ligun N.V. Bakirova D.R. Dorokhov V.B. The effect of the blue spectrum of light using blue-blocker glasses on sleep-wake cycles (melatonin synthesis). Environment and Human: Ecological Studies. 2024. Vol. 14. No. 2. Pp. 274-283. (In Rus.) DOI: 10.31862/2500-2961-202414-2-274-283
В настоящее время все больше возрастает интерес к использованию технологий подавления синего спектра света в вечернее время для улучшения качества сна. Это обусловлено тем, что такие технологии являются неинвазивными, не требуют дорогостоящего оборудования и доступны практически любому человеку. Воздействие яркого света экспоненциально увеличивается в большей части нашего мира из-за непреднамеренного освещения от электронных экранов, которые излучают свет прямо в глаза. Большинство современных технологических устройств связи, смартфонов, компьютеров оснащены светоизлучающи-ми экранами, которые подвергают пользователей постоянному воздействию коротковолнового света (синий спектр).
Проведенные исследования показали, что электронные устройства могут воздействовать на секрецию мелатонина, терморегуляцию, физиологию сна и показатели сонливости, когнитивные способности и настроение [Shechter, 2020]. Симптомы бессонницы, включая трудности с засыпанием, частые пробуждения, ощущение, что сон не приносит отдыха, впоследствии сопровождаются чувством сонливости,
.о
g- раздражительности или трудностями концентрации внимания в днев-ю ное время. Данные признаки, описанные в третьем издании Междуна-ш родной классификации расстройств сна (ICSD), встречаются у 33-50% S взрослых [Ibid.].
| Хотя причины бессонницы многофакторны и включают когнитивные,
| поведенческие и физиологические аспекты, исследователи все боль-Jr ше наблюдают негативное воздействие искусственного света в ночное время на качества сна [Ibid.].
Мелатонин - гормон, синтезируемый из триптофана, главным образом выделяется эпифизом. Секреция мелатонина осуществляется неравномерно [Saptadip, 2020]. Его концентрация в крови имеет вид кривой, он вырабатывается в промежутке от 20 до 22 ч (у «жаворонков» раньше, у «сов» - позже). Концентрация мелатонина достигает пика с полуночи до двух часов ночи, а к шести-семи часам утра падает до минимального уровня. У большинства людей в дневное время суток значения концентрации мелатонина минимальны и начинают возрастать за пару часов до привычного времени отхода ко сну. Исключениями являются случаи нахождения человека в ярко-освященном пространстве или использования смартфонов, ноутбуков или другой техники, оснащенной LED-светодиодами [Ковальзон, 2024]. Еще в 1980-е гг. опытным путем было продемонстрировано, что воздействие света может подавлять секрецию мелатонина, и тем самым подтвердили связь с регуляцией сна [Henderson, 2010]. Нахождение в темноте в одно и то же время способствует поддержанию циркадного ритма и естественному уровню секреции мелатонина.
Таким образом, воздействие света играет важнейшую роль в регуляции циркадных ритмов у людей. Утренний свет сдвигает время сна на более ранний срок, в то время как яркий свет в вечернее/ночное время сдвигает время засыпания на более позднее. Система циркадных фоторецепторов сетчатки демонстрирует пиковую чувствительность к свету в диапазоне 450-480 нм в синей части спектра, что приводит к подавлению секреции мелатонина и усилению уровня бодрствования. Из чего следует, что именно волны синего спектра света наиболее тесно связаны с регуляцией циркадных ритмов [Blume et al., 2022]. Большая часть экранов современных смартфонов, ноутбуков, телевизоров и т.д.., а также бытовые лампочки оснащены светодиодами с максимальной длиной волны в синем диапазоне около 460 нм [Shechter et al., 2020].
В качестве одного из способов снижения вероятности возникновения бессонницы или иных нарушений сна, вызванных использованием искусственного освещения в вечернее время, мы рассмотрим очки с линзами, блокирующих синий спектр света, - blue-blocker. В данной работе приведен обзор актуальных публикаций на тему воздействия g-
синего спектра света на цикл сон-бодрствование и применение очков ю
о
blue-blocker с целью систематизировать полученные объективные дан- ш ные по эффективности данной технологии.
Существует ряд систематических исследований по изучению эффекта от ношения цветных тонированных линз, так называемых очков blue-blocker в оправах для фильтрации коротковолнового синего спектра света.
и 01
I
<
Среди них первый систематический обзор и мета-анализ по изучению влияния ношения очков blue-blocker на качество и продолжительность ночного сна было проведено в 2020 г. [Shechter et al., 2020]. В обзор были включены 12 исследований, в каждом них очки использовались непосредственно перед сном. Продолжительность исследований варьировала от 2 дней до 1 месяца. В исследованиях участвовали лица с нарушениями сна, взрослые и подростки. Хотя секреция мелатонина является значимым критерием, не во всех исследованиях оценивался показатель уровня этого гормона. Только пять исследований, включенных в указанный обзор, сообщали информацию об уровне мелатонина в дополнение к результатам измерений с очками blue-blocker. Объективные измерения качества сна проводились при помощи актиграфа, поли-сомнограммы, анализа концентрации мелатонина в моче или слюне. Субъективные измерения оценивались с помощью опросников и дневников сна. Ниже описаны некоторые из них.
В одном из исследований у 12 здоровых взрослых испытуемых в возрасте от 24 до 40 лет были поделены на две группы: первая группа носила очки blue-blocker, вторая контрольная группа носила обычные очки с серым оттенком. В течение двух часов перед сном участники выполняли задания на электронных устройствах при воздействии искусственного света. Далее им нужно было лечь спать на 7 часов. Был использован перекрестный дизайн исследования, поэтому тип очков был изменен на втором этапе через 2 недели. В период исследования для измерения цикла сна-бодрствования использовался акти-граф микродвижений, который давал данные о качестве сна. Также измерялся уровень мелатонина в моче. До и во время экспериментального периода участники заполнили опросники, включающие в себя Питтсбургский индекс качества сна (PSQI) и Каролинскую шкалу сна (KSS). Эффективность сна, измеренная с помощью актиграфа, была значительно лучше после ношения blue-blocker по сравнению с обычными (с серым оттенком) очками (p < 0,05). Время пробуждения после £ начала сна также было сокращено у участников, носивших очки blue™ blocker по сравнению с участниками из контрольной группы, хотя раз-ф ница не была статистически значимой. Сонливость при выполнении g заданий на электронных устройствах была сильнее, когда участники | носили blue-blocker по сравнению с контрольными (обычными с серым х оттенком) очками, но это не было статистически значимым. Уровень
мелатонина в моче был значительно выше после ношения blue-blocker, p < 0,05 [Ayaki et al., 2016].
В двухнедельном исследовании [Ostrin et а1., 2017] приняли участие 21 здоровый взрослый в возрасте от 17 до 42 лет. В течение экспериментального периода испытуемые носили актиграф для объективных измерений активности, освещенности и сна. Для оценки уровня мелатонина вечером перед сном и утром после сна была собрана слюна. В начале и в конце экспериментального периода испытуемые прошли Питтсбург-ский индекс качества сна (PSQI). В течение базовой недели участники носили актиграф и сдавали анализ слюны. В течение двух последующих недель участники носил актиграф, сдавали анализ слюны и носили очки Ь1ие-Ь1оскег 3 часа до сна. После двухнедельного экспериментального периода объективно измеренная продолжительность сна статистически значимо увеличилась в сравнении с базовой неделей (р = 0,001). Эффективность сна существенно не различалась между базовой неделей и экспериментальным периодом (р = 0,37). Содержание мелатонина статистически значимо увеличилось (р = 0,0005). Показатели PSQI улучшились или остались неизменными для всех участников после экспериментального периода после ношения Ь1ие-Ь1оскег (р < 0,0005).
Й. Есаки с соавторами было проведено исследование на 9 участниках от 15 до 22 лет с синдромом задержки фазы сна (DSPD). В течение экспериментального периода использовался актиграф, проводился анализ мелатонина в слюне. Для оценки субъективных данных испытуемые заполняли журналы сна. Исследование длилось 4 недели: в первую неделю испытуемые носили актиграфы, единожды был собрал анализ слюны на уровень мелатонина. Далее на протяжении трех недель испытуемые носили очки Ь1ие-Ь1оскег, актиграф, на четвертой неделе снова были сданы анализы слюны. В период после ношения очков Ь1ие-Ь1оскег значительно сократилось время наступления сна (р = 0,034), время пробуждения в среднем увеличилось после экспериментального периода, хотя это не было статистически значимым различием по сравнению с периодом до ношения очков (р = 0,099). Другие актиграфические показатели не дали значимых результатов. Разница концентрации уровня мелатонина при использовании очков Ь1ие-Ь1оскег и без них оказалась £ статистически не значимой ^аЫ et а1., 2016]. ^
В исследовании С. Ван дер Лели с соавторами участвовали 13 здоро- ^ вых старшеклассников 15-17 лет. Объективные измерения проведены при * помощи актиграфа, полисомнограммы и анализа мелатонина в слюне. | Субъективная оценка качества сна проведена с помощью Каролинской | шкалы сна (К^). Исследования состояло из двух блоков по 8 дней: -т каждый период состоял из недели амбулаторного исследования
и одного дня в лаборатории. Между блоками исследования прошло от 5 дней до двух недель. Участники соблюдали обычный режим дня без дневного сна. Во время амбулаторного периода перед сном часть участников носили очки blue-blocker, другая часть - обычные прозрачные очки. В лабораторных условиях участники сидели в затемненной комнате 3 часа перед монитором. В следующем блоке тип очков для каждого участника был изменен. Значимых результатов в общем времени и эффективности сна не наблюдалось. Также не выявилось различий при визуальной оценке полисомнографических данных. Субъективно участники чувствовали себя значительно более сонливыми в экспериментальный период ношения очков blue-blocker [Van der Lely et al., 2015].
Другое крупное обзорное исследование представляет собой систематический анализ восьми статей, посвященных клинической эффективности очков blue-blocker для предотвращения офтальмологических заболеваний, связанных с синим светом, включая зрительную утомляемость и влияние на качество сна [Vagge et al., 2021]. Авторы пяти статей сообщили о значимых различиях в группах использовавшей очки blue-blocker. Например, в рандомизированном исследовании приняли участие 20 взрослых добровольцев с нарушениями сна. Они были случайным образом поделены на 2 группы: первая группа носила очки blue-blocker, вторая группа использовала очки, блокирующие ультрафиолет, в течение 3 часов перед сном. Оценивались только субъективные наблюдения участников по дневникам сна и оценке качества сна по шкале Лайкерта. В конце исследования отчеты для экспериментальной и контрольной групп значительно различались: группа с очками blue-blocker показывала статистически значимое улучшение качества сна по самооценке (p < 0,001), по сравнению с контрольной группой, использовавшей ультрафиолетовые очки (p = 0,005). Настроение также значительно улучшилось в группе с очками blue-blocker, по сравнению с контрольной группой [Burkhart, Phelps, 2009].
о
ю В данной обзоре рассмотрены результаты актуальных исследований
ш с применением очков Ыие-Ыоскег для повышения качества сна. Резуль-
й таты рассмотренных исследований показывают, что применение линз,
| блокирующих синий спектр света, является относительно малоизучен-
| ной и актуальной областью науки.
^ В данной статье мы сосредоточились на одном из биологических факторов - подавлении секреции мелатонина под воздействием света.
* * *
Использование очков blue-blocker может способствовать улучшению качества сна и помочь в регуляции ночного воздействия синего света, позволяя при этом использовать искусственное освещение и электронные устройства.
Данный метод может быть эффективен в нормализации циркад-ных ритмов у тех, кто уже имеет нарушения сна, и может не оказывать значимого воздействия в случае отсутствия подобных трудностей. С учетом вышеизложенных данных, очки blue-blocker могут быть эффективным, безопасным, доступным и легко реализуемым нефармакологическим средством при нарушениях циркадных ритмов и симптомах бессонницы.
Учитывая увеличение повсеместного применения коротковолновых источников света и актуальность проблемы нарушений сна, снижающих качество жизни, требуются более глубокие исследования для изучения эффективности этого подхода, в перспективе включающие большее число испытуемых и усовершенствованные методы анализа таких показателей, как уровень внешней освещенности, спектральный состав, секреция мелатонина и другие факторы.
Библиографический список / References
Ковальзон В.М. Нейробиология бодрствования и сна. М., 2024. [Kovalzon V.M. Neyrobiologiya bodrstvovaniya i cna [The neurobiology of wakefulness and sleep]. Moscow, 2024.]
Ayaki M., Hattori A., Maruyama Y. et al. Protective effect of blue-light shield eyewear for adults against light pollution from self-luminous devices used at night. Chronobiology International. 2016. Vol. 33. Pp. 134-139.
Burkhart K., Phelps J.R. Amber lenses to block blue light andimprove sleep: A randomized trial. Chronobiology International. 2009. Vol. 26 (8). Pp. 1602-1612.
Christine B., Niedernhuber M., Spitschan M. et al. Melatonin suppression does not automatically alter sleepiness, vigilance, sensory processing, or sleep. Sleep. 2022. Vol. 45 (11). Pp. 1-17.
Esaki Y., Kitajima T., Ito Y. et al. Wearing blue light-blocking glasses in the evening advances circadian rhythms in the patients with delayed sleep phase disorder: An open-label trial. Chronobiology International. 2016. Vol. 33 (8). Pp. 1037-1044. a.
Nagai N., Ayaki M., Yanagawa T. et al. Suppression of blue light at night ameliorates metabolic abnormalities by controlling circadian rhythms. Physiology and Pharmacology. 2019. Vol. 60 (12). Pp. 3786-3793. 1
Ostrin L.A., Abbott K.S., Queener H.M. Attenuation of short wavelengths alters ш sleep and the ipRGC pupil response. Ophthalmic and Physiological Optics. 2017. ^ Vol. 37. Pp. 440-450. 1
Saptadip S., Physiological and pharmacological perspectives of melatonin. Archives of Physiology and Biochemistry. 2020. Vol. 128 (5). Pp. 1346-1367.
Shechter A., Quispe K.A., Mizhquiri Barbecho J.S. et al. Interventions to reduce short-wavelength ("blue") light exposure at night and their effects on sleep: A systematic review and meta-analysis. Sleep Advances. 2020. 4 (1) Pp. 1-??.
Vagge A., Desideri L. F., Noce C. D. et al., Blue light filtering ophthalmic lenses: A systematic review. Seminars in Ophthalmology. 2021. Vol. 36 (7). Pp. 541-548.
West K.E., Jablonski M.R., Warfield B. et al. Blue light from light-emitting diodes elicits a dose-dependent suppression of melatonin in humans. Journal of Applied Physiology. 2011. Vol. 110. Pp. 619-626.
Статья поступила в редакцию 18.01.2024, принята к публикации 04.03.2024 The article was received on 18.01.2024, accepted for publication 04.03.2024
Сведения об авторах / About the authors
Гандина Евгения Олеговна - младший научный сотрудник лаборатории нейробиологии сна и бодрствования, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, г. Москва
Evgeniya O. Gandina - junior research assistant at the Laboratory of Sleep and Wakefulness Neurobiology, Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Science, Moscow
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7803-0873 E-mail: [email protected]
Лигун Наталья Владимировна - старший лаборант лаборатории нейробиологии сна и бодрствования, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, г. Москва
Natalia V. Ligun - senior laboratory assistant at the Laboratory of Sleep and Wakefulness Neurobiology, Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Science, Moscow
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7358-0243 E-mail: [email protected]
Бакирова Диана Робертовна - старший лаборант лаборатории нейробиоло-гии сна и бодрствования, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, г. Москва & Diana R. Bakirova - senior laboratory assistant at the Laboratory of Sleep and
Wakefulness Neurobiology, Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Science, Moscow
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2057-4269 E-mail: [email protected]
о m ю
0
01
x ^
и
Ol
X
<
Дорохов Владимир Борисович - доктор биологических наук; заведующий лаборатории нейробиологии сна и бодрствования, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, г. Москва
Vladimir B. Dorokhov - Dr. Biol. Hab.; Head at the Laboratory of Sleep and Wakefulness Neurobiology, Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysio-logy, Russian Academy of Science, Moscow ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3533-9496 E-mail: [email protected]
Заявленный вклад авторов
Е.О. Гандина - анализ текущего состояния исследований в области воздействия синего спектра света на цикл сна-бодрствования
Н.В. Лигун - планирование обзора, анализ текущего состояния исследований в области воздействия синего спектра света на цикл сна-бодрствования, подготовка текста статьи
Д.Р. Бакирова - анализ текущего состояния исследований в области воздействия синего спектра света на цикл сна-бодрствования
В.Б. Дорохов - планирование обзора, анализ текущего состояния исследований в области воздействия синего спектра света на цикл сна-бодрствования, подготовка текста статьи
Contribution of the authors
E.O. Gandina - analysis of the current state of research in the field of the effects of blue light on the sleep-wake cycle
N.V. Ligun - planning a review, analyzing the current state of research in the field of the effects of blue light on the sleep-wake cycle, preparing the text of the article
D.R. Bakirova - analysis of the current state of research in the field of the effects of blue light on the sleep-wake cycle
V.B. Dorokhov - planning the review, analyzing the current state of research in the field of the effects of the blue spectrum of light on the sleep-wake cycle, preparing the text of the article
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи All authors have read and approved the final manuscript
о m ю
0
01
x ^
и
Ol
TO
X
<
