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Prof. Mag. Karl Albert Fischer, Leiter des Österreichischen Instituts für Licht und Farbe.

 
Allgemeinmedizin 19. Jänner 2015

LED-Licht raubt den Schlaf

Vor dem Schlafengehen schnell die Mails checken. Das treibt den Adrenalinspiegel hoch und senkt die Melatoninwerte.

Forscher sind schon seit Langem alarmiert: Die durchschnittliche Schlafdauer in der Bevölkerung geht stetig zurück. Zuletzt schien sich der Trend noch zu beschleunigen. Dafür muss es einen Grund geben. Möglicherweise steckt der Siegeszug der LED dahinter.

Licht emittierenden Dioden (LED) sind inzwischen überall anzutreffen: in Fernseher- und Computerbildschirmen, in Tablets und Smartphones und zunehmend auch in der Raumbeleuchtung. Die Lichtrevolution hat jedoch einen Nachteil: Die LED emittieren in der Regel viel Blaulicht, das senkt die Melatoninspiegel und hält das Gehirn wach. Am späten Abend ist dieser Effekt eher unerwünscht.

Die Auswirkungen von Blaulicht auf die Melatoninproduktion und den Chronorhythmus sind zwar gut untersucht, die entscheidende Frage ist aber, ob das Licht der LED-Monitore tatsächlich ausreicht, um den Tag-Wach-Rhythmus zu stören und den Schlaf zu verzögern. Hierzu gibt es bislang nur wenige valide Daten. Neue Daten wurden auf der Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin (DGSM) im Dezember in Köln vorgestellt. So bestimmten Forscher um Prof. Christian Cajochen vom Zentrum für Chronobiologie der Universität Basel zunächst die Wachheit bei gesunden Probanden, die abends Tageslicht ausgesetzt waren. Diese nahm bereits bei etwa 120 Lux, also mäßig starkem Bürolicht, zu und erreichte ein Plateau bei etwa 10.000 Lux. Stärkere Dosen konnten die Aufmerksamkeit und Wachheit in Tests nicht weiter steigern.

Als nächstes wurde untersucht, ob sich auch Effekte mit Computerbildschirmen erzielen lassen. Diese sind mit 80 bis 100 Lux zwar nicht sehr hell, allerdings ist der Abstand zu den Geräten in der Regel sehr gering. Außerdem leuchten sie direkt in die Augen. In einem Experiment durften die Probanden einmal zwischen acht Uhr abends und Mitternacht an einem LED-Monitor arbeiten, an einem anderen Abend hingegen saßen sie vor einem älteren Röhrenbildschirm.

LED-Monitore haben etwa zwei Drittel mehr Blaulicht im Bereich um 460 nm. Das ist die Wellenlänge, die von den Melanopsin-Rezeptoren in der Retina am besten absorbiert wird. Melanopsin-Rezeptoren gelten als wichtige Sensoren für die Einstellung der inneren Uhr. Wie sich herausstellte, kam es an den Abenden mit LED-Monitor zu einem deutlich langsameren Anstieg der Melatoninwerte als vorm Röhrenbildschirm. Der Anstieg war um etwa eine Stunde verschoben.

Hellwach vorm Monitor

Dass die Teilnehmer vor dem LED-Bildschirm auch tatsächlich wacher waren, ließ zum einen die Unterdrückung der frontalen EEG-Aktivität im Bereich zwischen 1 und 7 Hz vermuten, zudem traten langsame rollende Augenbewegungen – ebenfalls ein Zeichen von Müdigkeit – viel seltener auf.

Schließlich schnitten die Teilnehmer an den Abenden mit LED-Monitor auch messbar besser bei Gedächtnis- und Aufmerksamkeitstests ab, für Cajochen ein Hinweis dafür, dass auch höhere kognitive Funktionen durch das Blaulicht angeregt werden.

Blaulicht macht also hellwach und auch geistig wach, könnte man also annehmen. Jedenfalls steigert es die kognitive Leistung bei der Arbeit. Das mag während der üblichen Arbeitszeiten von Vorteil sein, vor dem Schlafengehen erscheint eine solche geistige Aktivierung aber eher nachteilig. Allerdings schliefen die Testpersonen nach der LED-Exposition ähnlich gut wie nach dem Arbeiten mit einem Röhrenmonitor. Auf den subjektiv empfundenen Schlaf hatte das LED-Licht offenbar keinen Einfluss. Cajochen gab jedoch zu bedenken, dass die Testpersonen „Gutschläfer“ waren. Bei Menschen mit Schlafproblemen könne dies anders sein. Zudem wurde jeweils nur ein Abend ausgewertet. Wenn jemand täglich lange vor dem Monitor sitzt, könnten sich die Effekte auf den Melatoninspiegel mit der Zeit addieren.

In einem weiteren Experiment wurden direkt die Auswirkungen auf den Schlaf bei Jugendlichen getestet. Nach Umfrageergebnissen verbringen Jugendliche im Schnitt knapp viereinhalb Stunden pro Tag am Fernseher, Smartphone und Computer. 95 Prozent checken regelmäßig vor dem Schlafengehen noch Mails oder ihre Facebook-Seite. „Viele gehen also mit einer richtigen Blaulicht-Dusche ins Bett“, so Cajochen. Die Jugendlichen erhielten nun Brillen mit oder ohne Blaulichtfilter; untersucht wurde der Schlaf am Freitagabend nach einer Schulwoche.

Tatsächlich fanden sich nach einer Woche abendlicher Blaulichtblockade deutlich höhere Melatoninwerte als bei Teilnehmern mit Brillen ohne Filter. Auch waren die Jugendlichen mit den Blockern deutlich müder. Allerdings zeigten Messungen im Labor kaum Unterschiede beim Schlaf: „Die Kinder waren nach einer Woche Schule wohl so müde, dass sie alle gut schliefen“, so Cajochen. Überraschenderweise war jedoch der Tiefschlaf bei denjenigen ohne Filter wesentlich tiefer als bei denen mit Blaublocker: Sie zeigten eine stärkere Delta-Aktivität im EEG. Cajochen vermutet, dass die Teilnehmer ohne Filter schon vor dem Einschlafen einen Teil des Schlafdrucks abbauen, genau das wird jedoch vom Blaulicht unterbunden und muss dann im Tiefschlaf nachgeholt werden.

Kommentar: „Kritik ist berechtigt“

Karl Albert Fischer: "Neue Lichttechnik ist nicht ohne Probleme."

Der Satz: „LED-Licht raubt den Schlaf“ ist allerdings in dieser generalisierenden Form nur teilweise richtig. Er erscheint nur dann den Tatsachen entsprechend, wenn eine Melatoninblockade eintritt, das heißt, wenn der Blauanteil des Lichtes hoch genug ist, um den nächtlich laufenden Melatoninzyklus zu bremsen oder gänzlich zu unterbinden.

Ein versierter Fachmann für Lichtbiologie, Dr. Alexander Wunsch, Arzt und Chromotherapeut in Heidelberg, sagt: „Der Blauanteil in hellem Licht sorgt für eine hormonell gesteuerte Stressreaktion über eine Stimulation der Hypophyse und über eine Dämpfung der Melatoninproduktion in der Zirbeldrüse.“ Die dabei „in Rede stehende Nervenverbindung zwischen der Netzhaut und dem Hypothalamus birgt einiges an pathophysiologischer Sprengkraft, schließlich ist der Hypothalamus die zentrale Schaltstelle, von der vegetative Nervenimpulse und Hormonsignale ihren Ausgang nehmen“ (www.lichtbiologie.de).

Es besteht ja schon seit langem der Verdacht, dass selbst schwaches Licht, wie es z. B. durch den Türspalt dringt, den Schlaf entscheidend stören kann. Und dies nicht nur bei stark erhöhtem Blauanteil. Man sollte möglichst bei völliger Dunkelheit schlafen oder allenfalls (besonders in Krankenhäusern) nur ein nicht blauhaltiges Orientierungslicht im Raum einsetzen, das erst beim Verlassen des Bettes vom Auge erfasst wird und im liegenden Zustand nicht direkt in die Netzhaut gelangt.

Es gibt auch gutes LED-Licht

Die gute Nachricht: Uns sind allerdings aus unseren Messungen auch LED-Spektren bekannt (und das ist für uns ein sehr wichtiger neuer Aspekt), deren spektraler Kurvenverlauf dem natürlichen Tageslicht am Nachmittag oder frühen Abend näher kommt und die nur einen minimalen Blauanteil aufweisen. Dies sind neue Lampen für Raumbeleuchtung mit erstaunlich guter Farbwiedergabe. Da die LED-Entwicklung heute rasant verläuft, darf man auf weitere Überraschungen gespannt sein.

Gefahr für das Auge

Viel dramatischer ist die Situation bei elektronischen Bildschirmen: Hier konnten wir nahezu bei allen bisherigen Messungen einen erhöhten Blauanteil feststellen, obwohl es auch hier Unterschiede im Spektralaufbau bei verschiedener Bildschirm-Grundbeleuchtung gibt. Auch sind Studien bekannt, die nächtliche Schlaflosigkeit mit spätabendlicher Monitorarbeit, Tablet- und Smartphone-Benützung im Zusammenhang sehen.

Sehr wichtig scheint uns hier der Hinweis auf den Faktor Zeit: Nicht nur wie lange, sondern v. a. auch wann die Blaubestrahlung erfolgt, ist wichtig. Dies sind Fragen moderner Chronobiologie. Prof. Dr. Richard Funk, Universität Dresden, sagt zwar einschränkend, dass erhöhte Blauwerte am hellen Tag relativ leicht vom Auge verkraftet würden, anders aber sei es in den Früh- und vor allem Abendstunden: Fehlt hier regelmäßig der Warmfarb- und Infrarotanteil (als heilende Komponente) und ist zudem auch das Blau regelmäßig zu hoch, so besteht Gefahr für das Auge. Zellbiologische Studien würden eindeutig zeigen, dass kurzwelliges Licht Zellschäden hervorruft. Insofern könnte LED-Beleuchtung mit hohem Blauanteil auch die altersbedingte Makula-Degeneration fördern, was ja bisher vor allem bei Leuchtstoffröhren und Energiesparlampen befürchtet wurde. Insbesondere Wellenlängen um die 400 bis 420 nm schädigen demnach die Netzhaut.

Uns sind leider Fälle bekannt, wo nach durchgeführten Sanierungen im Spitalsbereich die neu installierte LED-Beleuchtung höhere Blauwerte aufwies als zuvor das alte Leuchtstofflicht. Daher: Die Qualität der LED-Produkte auf dem Markt zeigt gravierend hohe Qualitätsunterschiede. Wenn mit LED-Licht kompetent beleuchtet werden soll, sind deshalb Spektralmessungen unerlässlich. Denn das Auge allein kann ohne Messgerät die erhöhten Blauwerte nicht erkennen und lässt sich bei „warmfarbigem“ Kunstlicht aus LEDs und Leuchtstofflampen täuschen: Die gefährliche kurzwellige Spektral-Zacke bleibt unerkannt. Eine fachgerechte Planung auf Grundlagen der Lichtbiologie hingegen garantiert, dass die vielfach hervorragenden Neuentwicklungen der Lichtindustrie bei Beleuchtung wie auch bei Therapie-Licht richtig und zum allgemeinen Wohl genutzt werden können.

In Wien spricht der Chronobiologe Prof. Dr. Wolfgang Marktl am 19. Februar 2015 über den Schutz vor Nervenschäden durch lichtbedingten Dauer-Jetlag. Am 20. Februar wird Alexander Wunsch einen ganzen Tag lang über die Vorteile von menschangepasstem Kunstlicht sprechen und ausführlich und kritisch auf Nachteile und Gefahren bei LED-Licht eingehen. Beides beim „Diplomlehrgang Licht und Farbe“ (nähere Informationen: www.lichtundfarbe.at).

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