Ученые придумали, как решить проблему полярной ночи
11.03.2025
Новые технологии управления индивидуальным освещением разработали специалисты ТМУ в составе международного научного коллектива. Внедрение этих технологий, по утверждению авторов, поможет снизить отрицательные последствия недостатка света зимой и его избытка летом у жителей арктических и северных регионов, занимающих значительную часть территории России. Результаты исследования опубликованы в Journal of Pineal Research.
Амплитуда естественного суточного цикла "свет-темнота" на северных территориях, особенно приполярных и заполярных, значительно снижается зимой и летом, достигая минимальных значений во время солнцестояний в декабре и июне, отметил заведующий лабораторией хронобиологии и хрономедицины Университетского научно-исследовательского института медицинских биотехнологий и биомедицины Тюменского государственного медицинского университета (ТМУ) Денис Губин.
"Зимой световой день длится всего несколько часов, а летом солнце не заходит почти круглосуточно. Это отражается на работе биологических часов местных жителей и затрагивает не только их режимы сна и активности, но и обмен веществ", — сообщил он.
В России белые ночи летом наблюдаются не только в таких арктических регионах, как, например, полуостров Ямал, но и в Санкт-Петербурге, Вологде, Архангельске, Петрозаводске, Мурманске, Магадане.
Ученые ТМУ вместе с зарубежными коллегами поставили перед собой задачу собрать данные о влиянии естественного освещения на циркадные ритмы жителей арктических широт и разработать индивидуальное искусственное освещение, которое автоматически настраивается на нужный диапазон в течение суток и положительно влияет на здоровье.
В проекте приняли участие добровольцы в возрасте 12-59 лет из Салехарда, Аксарки и Уренгоя, включая представителей коренной народности Ямала – ненцев. Они заполняли дневники сна и носили датчики, подобные фитнесс-браслетам, измерявшие двигательную активность, температуру кожи, воздействие света и показатели сна. Участники проекта сдавали материал для проведения медико-биологических, микробиологических и генетических исследований один год.
"Мы выяснили, что при наступлении полярного дня и полярной ночи начало сна смещается на более позднее время, при этом в полярную ночь сон длится дольше. Из-за резких сезонных изменений суточной динамики синего света меняется секреция мелатонина в организме местных жителей. Во время зимнего и летнего солнцестояния, по сравнению с весенним равноденствием, в более поздние часы наступает время максимальной выработки мелатонина и снижается размах колебаний его уровня в организме. Такие изменения считаются неблагоприятными, так как часто связаны с нарушениями здоровья", — рассказал Губин.
Изучая связь сезонной освещенности со здоровьем и обменом веществ жителей Арктики, ученые выяснили, что особенности воздействия синего света как зимой, так и летом вызывают неблагоприятные сезонные изменения в показателях метаболического здоровья. Меняются клинические показатели (триглицериды, уровень ЛПВП, соотношение ТГ/ЛПВП, кортизол), которые могут свидетельствовать о нарушениях обмена веществ и возрастающем риске сердечно-сосудистых заболеваний и диабета.
Как показал эксперимент, 24-часовое воздействие света во время весеннего равноденствия сопровождалось оптимальной суточной динамикой мелатонина и наиболее благоприятными показателями обмена веществ у испытуемых.
Амплитуда естественного суточного цикла "свет-темнота" на северных территориях, особенно приполярных и заполярных, значительно снижается зимой и летом, достигая минимальных значений во время солнцестояний в декабре и июне, отметил заведующий лабораторией хронобиологии и хрономедицины Университетского научно-исследовательского института медицинских биотехнологий и биомедицины Тюменского государственного медицинского университета (ТМУ) Денис Губин.
"Зимой световой день длится всего несколько часов, а летом солнце не заходит почти круглосуточно. Это отражается на работе биологических часов местных жителей и затрагивает не только их режимы сна и активности, но и обмен веществ", — сообщил он.
В России белые ночи летом наблюдаются не только в таких арктических регионах, как, например, полуостров Ямал, но и в Санкт-Петербурге, Вологде, Архангельске, Петрозаводске, Мурманске, Магадане.
Ученые ТМУ вместе с зарубежными коллегами поставили перед собой задачу собрать данные о влиянии естественного освещения на циркадные ритмы жителей арктических широт и разработать индивидуальное искусственное освещение, которое автоматически настраивается на нужный диапазон в течение суток и положительно влияет на здоровье.
В проекте приняли участие добровольцы в возрасте 12-59 лет из Салехарда, Аксарки и Уренгоя, включая представителей коренной народности Ямала – ненцев. Они заполняли дневники сна и носили датчики, подобные фитнесс-браслетам, измерявшие двигательную активность, температуру кожи, воздействие света и показатели сна. Участники проекта сдавали материал для проведения медико-биологических, микробиологических и генетических исследований один год.
"Мы выяснили, что при наступлении полярного дня и полярной ночи начало сна смещается на более позднее время, при этом в полярную ночь сон длится дольше. Из-за резких сезонных изменений суточной динамики синего света меняется секреция мелатонина в организме местных жителей. Во время зимнего и летнего солнцестояния, по сравнению с весенним равноденствием, в более поздние часы наступает время максимальной выработки мелатонина и снижается размах колебаний его уровня в организме. Такие изменения считаются неблагоприятными, так как часто связаны с нарушениями здоровья", — рассказал Губин.
Изучая связь сезонной освещенности со здоровьем и обменом веществ жителей Арктики, ученые выяснили, что особенности воздействия синего света как зимой, так и летом вызывают неблагоприятные сезонные изменения в показателях метаболического здоровья. Меняются клинические показатели (триглицериды, уровень ЛПВП, соотношение ТГ/ЛПВП, кортизол), которые могут свидетельствовать о нарушениях обмена веществ и возрастающем риске сердечно-сосудистых заболеваний и диабета.
Как показал эксперимент, 24-часовое воздействие света во время весеннего равноденствия сопровождалось оптимальной суточной динамикой мелатонина и наиболее благоприятными показателями обмена веществ у испытуемых.
Полученные сведения помогли ученым разработать для жителей арктических широт индивидуальное искусственное освещение, которое автоматически настраивается на нужный диапазон в течение суток, регулируется в соответствии со световым режимом на улице и, как ожидается, положительно повлияет на здоровье.
"Устранение дефицита зимнего утреннего освещения и избытка летнего вечернего освещения с помощью технологий умного света, ориентированных на человека, зимой и персонализированное применение мелатонина летом может быть ключом к поддержанию здорового обмена веществ в высоких широтах", — подчеркнул заведующий лабораторией.
В конце 2024 года специалисты ТМУ перешли к реализации финального этапа проекта "Свет Арктики" — установке биодинамического освещения в квартирах и на рабочих местах жителей г. Салехарда, с. Аксарка и п.г.т. Уренгой ЯНАО, участвующих в исследовании.
Исследователи установили, что сбалансированный световой режим, или "циркадная световая гигиена" важны не только для сна, настроения и работоспособности, но и для обмена веществ. Также они отметили полезный эффект от применения носимых устройств нового поколения, фиксирующих динамику световой среды в разных диапазонах спектра.
"В будущем мы рассчитываем на внедрение технологий управления световой средой "умный свет" дома и на работе, а также на широкое применение носимых устройств (в частности, датчиков двигательной активности – актиграфов) для выявления нарушений и индивидуальной коррекции световой гигиены, сна и состояния биологических часов. Причем не только у жителей арктических, но и гораздо более южных регионов, где люди днем проводят время в офисах, а вечером – со смартфонами", — заключил Губин.
Работа ведется в рамках проекта "Свет Арктики" в Ямало-Ненецком автономном округе с 2022 года. Проект получил грантовую поддержку в рамках развития Западно-Сибирского научно-образовательного центра и реализации нацпроекта "Наука".
Источник: РИА-Новости
"Устранение дефицита зимнего утреннего освещения и избытка летнего вечернего освещения с помощью технологий умного света, ориентированных на человека, зимой и персонализированное применение мелатонина летом может быть ключом к поддержанию здорового обмена веществ в высоких широтах", — подчеркнул заведующий лабораторией.
В конце 2024 года специалисты ТМУ перешли к реализации финального этапа проекта "Свет Арктики" — установке биодинамического освещения в квартирах и на рабочих местах жителей г. Салехарда, с. Аксарка и п.г.т. Уренгой ЯНАО, участвующих в исследовании.
Исследователи установили, что сбалансированный световой режим, или "циркадная световая гигиена" важны не только для сна, настроения и работоспособности, но и для обмена веществ. Также они отметили полезный эффект от применения носимых устройств нового поколения, фиксирующих динамику световой среды в разных диапазонах спектра.
"В будущем мы рассчитываем на внедрение технологий управления световой средой "умный свет" дома и на работе, а также на широкое применение носимых устройств (в частности, датчиков двигательной активности – актиграфов) для выявления нарушений и индивидуальной коррекции световой гигиены, сна и состояния биологических часов. Причем не только у жителей арктических, но и гораздо более южных регионов, где люди днем проводят время в офисах, а вечером – со смартфонами", — заключил Губин.
Работа ведется в рамках проекта "Свет Арктики" в Ямало-Ненецком автономном округе с 2022 года. Проект получил грантовую поддержку в рамках развития Западно-Сибирского научно-образовательного центра и реализации нацпроекта "Наука".
Источник: РИА-Новости