Výzkum prokázal pozitivní vliv unikátních svítidel českých vědců

Expert Hynek Medřický vysvětluje vliv složení světla na lidský organismus

Lepší známky studentů. To je výsledek experimentu, ve kterém vědci zkoumali účinek speciálního osvětlení podporujícího soustředění a paměť. Toto světlo může být v budoucnu prospěšné i v dalších oblastech, vedle školství například pro klienty a zaměstnance ve zdravotnictví a sociálních službách, říkají odborníci.

V pražském gymnáziu na Pražačce začal v srpnu 2018 pilotní projekt s inovativním osvětlením českého výrobce. Jedná se o pilotní instalaci takzvaného pro-kognitivního světla, které se nejvíce podobá dennímu světlu, a tím podporuje činnost mozku. Podle vědeckých výzkumů bdělost a aktivitu organismu ovlivňují zejména krátké vlnové délky z modré části světelného spektra. Delší vlnové délky, tj. zelené, žluté a červené barvy, jsou důležité převážně pro zajištění dobrého vidění, předávání obrazové informace. A všechny tyto funkce právě pro-kognitivní světlo díky své spektrální vyváženosti posiluje.

„Celkové výsledky žáků a lepší výkonnost v kognitivních testech potvrdily, že jsme na správné cestě. Když porovnáme známky na vysvědčení před a po instalaci osvětlení, zjistíme statisticky významné zlepšení průměrných známek“ říká Dr. Lenka Maierová, vedoucí vědeckého týmu z UCEEB ČVUT v Praze, který experimentální výzkum prováděl. „Například v zimních měsících, to je v době nedostatku denního světla, byli v paměťových testech oproti kontrolní skupině studenti výrazně úspěšnější. Nezřídka narazili i na horní hranici výsledků testů. Je proto možné, že by efekt byl ještě výraznější, pokud by testy byly náročnější.“

Výsledky experimentu potvrdil i ředitel gymnázia. „Jsem rád, že jsme součástí tohoto projektu, žákům, mě i učitelům se pod tímto světlem pracuje dobře. Dokonce v první fázi, kdy světla nebyla všude, tak kolegové začali chodit tam, kde to světlo je a opravovali tam písemky, protože se tam cítili opravdu dobře. Potom přišly výsledky testů, ze kterých jsme byli doslova paf. Jako bonus jsme zaznamenali i významnou úsporu v nákladech,“ uvedl ředitel gymnázia na Pražačce Mgr. Martin Kašpar.

Obdobně reagoval i učitel matematiky gymnázia Ondřej Poláček. „V učebnách se starými zářivkami jsem učil nerad, tato nová světla jsou opravdu skoro jako denní světlo,“ říká Poláček.

Ředitel gymnázia na Pražačce Martin Kašpar je s dopady na studenty velmi spokojen

Světlo, které okem vidíme, je složeno z několika barev světelného spektra, jejichž poměr se během dne mění. Mění se i celková intenzita světla. Děje se tak každý den, po milióny let a naše oči se tomuto přírodnímu rytmu dokonale přizpůsobily. Až nedávné vědecké výzkumy ale odhalily jak moc. Ukazuje se, že aktivitu a zdraví člověka výrazně ovlivňuje právě spektrum světla v našem okolí a jeho intenzita. Střídání dne a noci, tyto pravidelné změny světelného prostředí kolem nás, výrazně ovlivňují biologické procesy v našem těle. Proto také principy inovativního osvětlení učeben vycházejí z výzkumů v oblasti chronobiologie, tj. nauky o biologických rytmech v organismech.

„Je dobře napodobovat přirozené osvětlení, aby mělo všechny složky, včetně azurové barvy, protože se vždycky ukazovalo, že čím intenzivnější osvětlení bylo, tím více se zlepšovala  paměť a soustředění. Tady je to ještě posíleno o kognici, to je nesmírně důležité,“ řekla přední česká biochemička a bývalá předsedkyně Akademie věd České republiky prof. Helena Illnerová.

„Myslím si, že by mělo velký význam zavedení v nemocnicích během dne, protože tam pacienti nechodí ven a nemají dostatek přirozeného osvětlení, tohle by jim ho nahradilo a podpořilo mimo jiné i regeneraci organizmu. Pak je problém hlavně u starších lidí, ti mohou mít kvůli změně režimu problémy se spánkem,“ říká Helena Illnerová a dodává: „Na chirurgickém sále by to přes den bylo skvělé pro maximální výkon. Pro časový systém člověka v noci však ne, tam je naopak třeba potlačit modrou složku světelného spektra.“

V současných učebnách dosahuje osvětlenost běžně 300 až 500 luxů. Z hlediska biologických potřeb lidského organizmu by však bylo potřeba více než dvojnásobek a to s dokonale rovnoměrným rozložením světelného spektra, obdobně jako u slunce. Vědecké studie prokazují, že světlo s plnohodnotným zastoupením všech spektrálních složek výrazně podporuje koncentraci, pozornost, paměť, zkracuje reakční čas a zvyšuje rychlost rozhodování. „V denní době je i u umělého osvětlení důležité zajistit zejména vhodné zastoupení modré a azurové části světelného spektra. Dostatek kvalitního světla má kromě zdravotních benefitů pozitivní vliv i na naši náladu, celkovou spokojenost a vitalitu, v našem případě studentů a pedagogů,“ říká Hynek Medřický, technologický ředitel společnosti Sprectrasol, která speciální svítidla vyrábí.

Nejen změna intenzity, ale také proměnlivost barevného tónu jsou typické pro přirozené denní světlo. Přes den je v denním světle hojně zastoupena modrá a azurová složka, která nás povzbuzuje k aktivitě, ke konci dne před západem slunce pak světlo postupně červená a připravuje lidský organizmus k odpočinku a spánku. „Běžná svítidla v učebnách, krom nízké svítivosti, vyzařují světlo, ve kterém chybí množství barevných složek, především vyzařuje pouze úzkým spektrem v modré oblasti, a jejich spektrum je výrazně méně vyrovnané než u světla přirozeného. To může způsobovat pocitový i fyziologický rozdíl, který vnímáme, pokud jsme na slunci a pokud v místnosti. A nejen to. Zejména nižší zastoupení modré a azurové spektrální složky během dne může mít dlouhodobý negativní vliv na náš fyzický a kognitivní výkon, na funkci imunitního systému nebo i kvalitu spánku následně v noci,“ doplňuje Hynek Medřický.

Společnost Spectrasol ve spolupráci s Univerzitním centrem energeticky efektivních budov Českého vysokého učení technického v Praze (UCEEB ČVUT) a s podporou odboru školství Magistrátu hlavního města Prahy provedla v pražském gymnáziu pilotní instalaci bio-optimalizovaného pro-kognitivního LED osvětlení. Tato unikátní technologie vyvinutá v České republice umožňuje v učebnách vytvořit osvětlení s vlastnostmi blízkými přirozenému dennímu světlu.

„To že by takto kvalitní světla do škol předepsala norma, to se v dohledné době pravděpodobně nestane. Naším záměrem je spíše vytvářet doporučení pro projektanty, ukazovat instalované osvětlovací systémy a jejich přínosy. Pomoci může také zájem rodičů, informovanost zřizovatelů a ředitelů škol. Když uvidí výsledky výkonnosti u žáků, uvidí, že se kvalitní osvětlení vyplatí zdravotně i ekonomicky,“ říká Lenka Maierová.

Pilotní instalaci bio-optimalizovaného osvětlení navštívila 1. února i mezinárodně uznávaná vědecká kapacita v oboru experimentální psychologie, Manuel Spitschan z Oxfordské univerzity. Jeho specializací je právě fyziologický vliv světla na lidský organizmus. Podle jeho slov se prozatím nikde na světě s takovýmto osvětlením v učebnách nesetkal. „Pokud je mi známo, podobný projekt, který by byl ověřený takto podrobným výzkumem, zatím probíhá jen ve zdravotnických zařízeních. Tam má bio-optimalizované osvětlení prokazatelně velký potenciál díky pozitivnímu vlivu na pacienty i lékařský personál,“ uvedl Manuel Spitschan. „Výsledky vašeho výzkumu mě proto velmi zajímají.“

Vliv světla na biorytmy zkoumá i Národní ústav duševního zdraví

Účinky světla na biorytmy člověka zkoumá i Národní ústav duševního zdraví (NÚDZ). O možnostech využití speciálního osvětlení ve zdravotnictví a sociální péči jsme hovořili s vedoucí výzkumného programu Spánkové medicíny a chronobiologie Dr. Janou Kopřivovou.

Vliv světla na biorytmy zkoumá i Národní ústav duševního zdraví Účinky světla na biorytmy člověka zkoumá i Národní ústav duševního zdraví (NÚDZ). O možnostech využití speciálního osvětlení ve zdravotnictví a sociální péči jsme hovořili s vedoucí výzkumného programu Spánkové medicíny a chronobiologie Dr. Janou Kopřivovou

Mohla byste přiblížit, na co se tento výzkum v ústavu zaměřuje?

NUDZ se zabývá především účinkem světla na cirkadiánní systém a dále jeho vlivem na kognitivní funkce a náladu. Testujeme také, jaký vliv má večerní světlo na mentální výkonnost studentů. To je malý projekt řešený v rámci středoškolské odborné činnosti. Nedávno jsme publikovali práci „Block the light and sleep well: Evening blue light filtration as a part of cognitive behavioral therapy for insomnia.“ (Chronobiology International, 2019), která ukázala, že lidé s nespavostí, kteří 1,5 hodiny před spánkem nejsou vystaveni světlu krátkých vlnových délek, vnímají svůj spánek jako kvalitnější. Část naší skupiny ve spolupráci s Přírodovědeckou fakultou UK pracuje na animálních modelech a zkoumá mechanismy, jakým vlastně světlo působí na fyziologické funkce až na molekulární úrovni.

Jsou i jiné oblasti výzkumu?

Co se týká lidských projektů, v současné době spolupracujeme s Domovem Seniorů TGM v Berouně, kde zjišťujeme vliv takzvaného biodynamického osvětlení (osvětlení, které imituje světelné prostředí v přírodě a jeho proměnlivost během dne a noci) na cirkadiánní rytmus, kvalitu spánku, kognitivní funkce a náladu seniorů.

Na žácích gymnázia Na Pražačce dosáhli pozitivních výsledků – má přizpůsobení spektra světla potenciál přínosu i ve zdravotnictví na pacienty, případně zdravotnický personál?

Ano, ale tam je potřeba aplikovat přístup podobný spíše tomu, který používáme v Domově seniorů, tj. biodynamické světlo. Vzhledem k tomu, že hospitalizovaní pacienti pobývají v uzavřených prostorách ve dne i v noci, je nutná, kromě pouhé imitace přirozeného denního světla také noční tma, kterou lze v nezbytných případech nahradit červeným osvětlením, které příliš nenarušuje spánek a cirkadiánní rytmy. Toto je přístup, který může být prospěšný prakticky všude a v zahraničí již začíná být docela využíván. A to jak pro pacienty, tak pro personál nemocnic, ale i pro jiné směnné provozy, než jsou nemocnice.

Kde by se mohlo ve zdravotnictví nasadit a bylo by přínosem, třeba jako forma terapie?

Světlo se jako terapie používá již mnoho let. Je přínosné v léčbě pacientů s poruchami cirkadiánních rytmů, některými poruchami spánku, na psychiatrických odděleních především u pacientů s poruchami nálady.