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LED技术新蓝光感受器:照明如何兼顾非视觉功能效果?

  “眼睛是心灵的窗口”我们都知道是眼睛将2倍焦距以外的物体成像在视网膜上,才让人看到了这世界的绚烂多姿、五彩缤纷,即眼睛具有对光的感知——视觉功能,但是专家却发现,视网膜细胞的作用还远远不止于此,它们所参与并发挥重要作用的人体各种非视觉功能的范围也是非常广的。在2015年3月21-22日复旦大学举办的国际先进照明学术会议(ALST 2015)上,Howard M Cooper将发表这个有趣的话题,或者说新发现——“人眼中的蓝光感受器-照明需兼顾非视觉功能”。

  演讲摘要:

  在视网膜发现后的200多年里,人们一直以为人眼只包含两种感光细胞:感受低亮度环境的,与暗视觉相对应的杆状细胞(约9千万个);感受高亮度环境和色彩的,与明视觉相对应的锥状细胞(约5百万个)。最近,人们在视网膜的神经节细胞里又发现了一种含有新的感光色素的细胞——光敏黑色素细胞。虽然这些细胞的数量在视网膜总细胞数中的占比很小(小于百万分之三千),但与绝大多数视网膜细胞仅负责单纯的视觉功能相比,这些细胞所参与并发挥重要作用的人体各种非视觉功能的范围是非常广的,例如根据外界环境的昼夜长短调节生理结论和睡眠觉醒周期,瞳孔收缩,节律型激素的分泌,新陈代谢,心跳速率,身体核心温度,清醒及认知功能等。当动物(或人类)完全失去锥状细胞和杆状细胞后,它们的视觉功能完全丧失,但非视觉功能依然正常;反之,如果光敏黑色素细胞缺失,那么动物依然具有正常的视觉,但非视觉功能将受到影响,睡眠及生理节律将受到影响。最近,研究发现光敏黑色素细胞对视觉也有重要影响,它可以激活视皮质,促进更高级的大脑皮质中枢的环形。基于上述描述我们不难看出,在所有的感光细胞中,光敏黑色素细胞在人体对光的反应中发挥着最为广泛的作用。

  光敏黑色素细胞的感光灵敏度在480nm的蓝光附近达到最高。这类细胞对光线的反应与锥状和杆状细胞截然不同。光敏黑色素细胞需在较大光强的刺激下才会开始活动;光强不同,细胞的响应也有所不同。而且,细胞会在接受光刺激后的一个较长时段内一直处于活跃状态。因此,光敏黑色素细胞可被看作大脑对于外界辐照度的探测系统。

  自上世纪开始,电气照明几乎遍布了我们生活的每一个角落,对我们的行为产生了重大的影响。这使得人们开始意识到照明对人类视觉及非视觉功能的重要性。比如,光对人类生理节律的影响远远大于各类药物所产生的药效。由于光敏黑色素细胞对蓝光最敏感,所以许多研究都强调接受蓝光照射对于促进人的夜间睡眠,提高白天清醒度具有重要作用。但蓝光的照射是把双刃剑,蓝光照射究竟起到正面还是负面的作用取决于很多因素,例如被照时长,光强,光谱组成等。因此,未来的照明技术对科学界和工业界提出了新的挑战,即如何优化人工照明环境,使人们可以在视觉及非视觉功能上均获得更好的体验。

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