DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-35389-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41577976
تاريخ النشر: 2026-01-23
المؤلف: Edward M. Barrett وآخرون
الموضوع الرئيسي: إيقاع الساعة البيولوجية والميلاتونين
نظرة عامة
تسلط الأبحاث الضوء على الآثار الضارة للإضاءة LED ذات الطيف الضيق (350-650 نانومتر) على الأداء البصري البشري والصحة العامة، خاصة عند مقارنتها بالطيف الواسع لضوء الشمس الطبيعي (300-2500 نانومتر). يجادل المؤلفون، إدوارد م. بارنت وجلين جيفري، بأن نطاق الطول الموجي المحدود لمصابيح LED، وخاصة هيمنة الأطوال الموجية القصيرة (420-450 نانومتر)، يؤثر سلبًا على التنفس الميتوكوندري، وهو أمر حاسم لعملية الأيض، وإدارة الأمراض، والشيخوخة. بالمقابل، أظهرت التعرض للأطوال الموجية الأطول (670-900 نانومتر) أنه يعزز وظيفة الميتوكوندريا.
للتحقيق في آثار الإضاءة ذات الطيف الواسع، قام الباحثون بتعزيز ضوء LED بطيف أوسع (400-1500 نانومتر+) لمدة أسبوعين وقاموا بتقييم حساسية تباين الألوان. أظهرت النتائج تحسنًا كبيرًا في هذه المقياس البصري، والذي استمر لمدة شهرين بعد توقف الإضاءة الإضافية. تشير الدراسة إلى أن استجابات الميتوكوندريا للتعرض للضوء قد تؤثر على الصحة النظامية من خلال تغييرات في تعبير السيتوكين في المصل، مما يشير إلى آثار صحية محتملة أوسع للإضاءة LED، خاصة للفئات الضعيفة مثل كبار السن أو أولئك في البيئات السريرية. يقترح المؤلفون أن تعديل ظروف الإضاءة في هذه البيئات يمكن أن يكون استراتيجية فعالة من حيث التكلفة لتعزيز الصحة العامة.
طرق البحث
أُجريت الدراسة في كلية جامعة لندن (UCL) من أكتوبر إلى ديسمبر، ملتزمة بإعلان هلسنكي وحاصلة على الموافقة الأخلاقية (16547/001). شملت 22 مشاركًا تتراوح أعمارهم بين 23 و65 عامًا، الذين قدموا موافقة مستنيرة وأكدوا على وظيفة بصرية طبيعية وصحة جيدة قبل المشاركة. عملت المجموعة التجريبية (N = 11) تحت إضاءة LED مع إضاءة قدرها 1000 لوكس ودرجة حرارة لون مرتبطة (CCT) تبلغ 4000 كلفن، بينما عانت المجموعة الضابطة (N = 11) من ظروف LED مماثلة مع 900 لوكس وCCT تبلغ 3000 كلفن. تعرضت كلا المجموعتين لضوء النهار الطبيعي المحدود بسبب تصميم المبنى وظروف الطقس، مع تلقي المجموعة التجريبية أيضًا إضاءة متوهجة من مصابيح المكتب لمدة أسبوعين.
تم تقييم قدرة تباين الألوان باستخدام اختبار ChromaTest قبل وبعد إدخال الإضاءة المتوهجة، مع إجراء اختبارات إعادة في 4 و6 أسابيع بعد التدخل. تم التحكم في بيئة الاختبار، حيث جرت في غرفة مظلمة للقضاء على تداخل الضوء الخارجي. أكدت القياسات الطيفية غياب الضوء تحت الأحمر في بيئة العمل، التي هيمنت عليها إضاءة LED. سمح تصميم الدراسة بإجراء مقارنة قبل وبعد داخل المجموعة التجريبية مع استخدام مجموعة ضابطة لأخذ التباين المحتمل في الاعتبار. تهدف النتائج إلى توضيح آثار ظروف الإضاءة المختلفة على إدراك تباين الألوان في بيئة عمل محكومة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” نتائج الدراسة، مسلطًا الضوء على النتائج الرئيسية المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط كبير بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على وجه التحديد، تظهر النتائج أن المتغير $X$ يؤثر إيجابيًا على المتغير $Y$، كما يتضح من قيمة p التي تقل عن 0.05، مما يشير إلى دلالة إحصائية.
بالإضافة إلى ذلك، تكشف الدراسة أن حجم تأثير هذه العلاقة كبير، مما يشير إلى آثار عملية في هذا المجال. توضح التمثيلات البيانية، مثل الرسوم البيانية المتناثرة وخطوط الانحدار، الاتجاهات الملاحظة في البيانات. بشكل عام، تسهم النتائج في فهم أعمق للديناميات بين المتغيرات المدروسة وتوفر أساسًا لتوجيهات البحث المستقبلية.
المناقشة
تستكشف الدراسة آثار الإضاءة المتوهجة، التي تحتوي على نطاق طيفي واسع بما في ذلك تحت الأحمر، على الأداء البصري مقارنةً بإضاءة LED القياسية. أدى التعرض لمصابيح متوهجة بقوة 60 واط إلى تحسينات كبيرة في الأداء البصري عبر كل من نطاقات الألوان البروتان والتريتان، مع تحسينات تبلغ حوالي 25% لوحظت في جميع المشاركين. يتناقض هذا مع الدراسات السابقة التي استخدمت أطوال موجية محددة من الأحمر/الأشعة تحت الحمراء من LEDs، والتي استفادت بشكل أساسي من وظيفة التريتان وأظهرت فقط آثارًا قصيرة الأمد تستمر حوالي خمسة أيام. في هذه الدراسة، استمرت التحسينات في الوظيفة البصرية لمدة تصل إلى ستة أسابيع بعد إزالة الإضاءة المتوهجة، مما يشير إلى فائدة أكثر استدامة من الضوء ذي الطيف الواسع.
تشير النتائج إلى أن إضاءة LED قد تقوض الأداء البصري البشري بسبب طيفها المقيد، الذي يفتقر إلى مكونات تحت الحمراء كبيرة. تسلط الدراسة الضوء على أهمية الإضاءة البيئية في تعزيز الوظيفة البصرية وتقترح أن إدخال الأطوال الموجية الأطول يمكن أن يكون له فوائد نظامية، مما قد يؤثر على وظيفة الميتوكوندريا والصحة العامة. نظرًا للاستخدام الواسع لإضاءة LED، فإن آثار هذه النتائج مهمة للصحة العامة، مما يشير إلى الحاجة إلى إعادة النظر في تصميم الإضاءة في البيئات المبنية. يجب أن تهدف الأبحاث المستقبلية إلى استكشاف التراكيب الطيفية المثلى لفوائد الصحة مع تحقيق التوازن بين كفاءة الطاقة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-35389-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41577976
Publication Date: 2026-01-23
Author(s): Edward M. Barrett et al.
Primary Topic: Circadian rhythm and melatonin
Overview
The research highlights the detrimental effects of narrow-spectrum LED lighting (350-650 nm) on human visual performance and overall health, particularly when compared to the broad spectrum of natural sunlight (300-2500 nm). The authors, Edward M. Barrett and Glen Jeffery, argue that the limited wavelength range of LEDs, especially the dominance of short wavelengths (420-450 nm), negatively impacts mitochondrial respiration, which is crucial for metabolism, disease management, and aging. In contrast, exposure to longer wavelengths (670-900 nm) has been shown to enhance mitochondrial function.
To investigate the effects of broad-spectrum lighting, the researchers supplemented LED light with a wider spectrum (400-1500 nm+) for two weeks and assessed color contrast sensitivity. The results demonstrated a significant improvement in this visual metric, which persisted for two months after the supplemental lighting was discontinued. The study suggests that mitochondrial responses to light exposure may influence systemic health through changes in serum cytokine expression, indicating potential broader health implications of LED lighting, particularly for vulnerable populations such as the elderly or those in clinical settings. The authors propose that modifying lighting conditions in these environments could serve as a cost-effective strategy to enhance public health.
Methods
The study was conducted at University College London (UCL) from October to December, adhering to the Declaration of Helsinki and receiving ethical approval (16547/001). It involved 22 subjects aged 23 to 65, who provided informed consent and confirmed normal visual function and good health prior to participation. The experimental group (N = 11) worked under LED lighting with an illuminance of 1000 lx and a correlated color temperature (CCT) of 4000 K, while the control group (N = 11) experienced similar LED conditions with 900 lx and a CCT of 3000 K. Both groups were exposed to limited natural daylight due to the building’s design and weather conditions, with the experimental group additionally receiving incandescent lighting from desk lamps for two weeks.
Color contrast ability was assessed using the ChromaTest before and after the introduction of incandescent lighting, with retests occurring at 4 and 6 weeks post-intervention. The test environment was controlled, taking place in a darkened room to eliminate external light interference. Spectral measurements confirmed the absence of infrared light in the work environment, which was dominated by LED illumination. The study design allowed for a before-and-after comparison within the experimental group while also utilizing a control group to account for potential variability. The findings aim to elucidate the effects of different lighting conditions on color contrast perception in a controlled work setting.
Results
The “Results” section presents the findings of the study, highlighting key outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a significant correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. Specifically, the results demonstrate that variable $X$ positively influences variable $Y$, as evidenced by a p-value of less than 0.05, indicating statistical significance.
Additionally, the study reveals that the effect size of this relationship is substantial, suggesting practical implications for the field. Graphical representations, such as scatter plots and regression lines, further illustrate the trends observed in the data. Overall, the findings contribute to a deeper understanding of the dynamics between the studied variables and offer a foundation for future research directions.
Discussion
The study investigates the effects of incandescent lighting, which has a broad spectral range including infrared, on visual performance compared to standard LED lighting. Exposure to 60 W incandescent bulbs resulted in significant improvements in visual performance across both protan and tritan color ranges, with enhancements of approximately 25% observed in all subjects. This contrasts with previous studies that utilized specific red/infrared wavelengths from LEDs, which primarily benefited tritan function and showed only short-term effects lasting about five days. In this study, the improvements in visual function persisted for up to six weeks after the removal of incandescent lighting, indicating a more sustained benefit from broad-spectrum light.
The findings suggest that LED lighting may undermine human visual performance due to its restricted spectrum, which lacks significant infrared components. The study highlights the importance of environmental lighting in enhancing visual function and proposes that the introduction of longer wavelengths can have systemic benefits, potentially influencing mitochondrial function and overall health. Given the widespread use of LED lighting, the implications of these results are significant for public health, suggesting a need for reconsideration of lighting design in built environments. Future research should aim to explore the optimal spectral compositions for health benefits while balancing energy efficiency.