Luce artificiale e lavoro notturno -...

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di Piera Scuri Luce artificiale e lavoro notturno Nuove soluzioni progettuali potrebbero ovviare al condizionamento negativo delle capacità cognitive, dell'umore e dei parametri fisiologici causato da un' illuminazione errata degli ambienti chiusi p er comprendere quale influenza la luce abbia sul nostro organismo, occorre partire da un dato incon- futabile e apparentemente banalissimo: di notte c'è buio e si dorme; di giorno c'è la luce e si sta svegli. La luce, per- tanto, ha l'effetto di «svegliare» l'orga- nismo (almeno quando è forte e brillan- te; i tipi di luce sono in realtà svariati: una luce bassa e molto calda può avere al contrario un effetto rilassante, o ma- gari addirittura deprimente). La luce ci fornisce l'energia per essere attivi, vigi- li, veloci. Fin qui siamo nella dimensione del- l'ovvio, ma talvolta - come avvertiva Alfred North Whitehead - «Non vi è nulla di più difficile da capire dell'ov- vio». Prova ne è che nel progettare l'il- luminazione di ambienti di lavoro si commettono spesso molti errori. Ciò accade perché si tende a porre in primo piano i problemi relativi alla percezione visiva, al senso estetico e al risparmio energetico, a scapito delle considerazio- ni sulla funzione biologica della luce. Tale funzione ha un'importanza diret- tamente proporzionale alla quantità di tempo che la gente trascorre in ambienti illuminati artificialmente. Secondo una ricerca svolta da Tho- mas Savides dell'Università di San Die- go, nel sud della California, nei giorni lavorativi gli impiegati nel terziario ri- mangono mediamente esposti alla luce biologicamente rilevante (superiore ai 2500 lux) per non più di 20 minuti al giorno. Un'altra ricerca condotta da Paul Machado dell'Università di Brasi- lia afferma che trascorriamo ormai 1'80 per cento del nostro tempo in ambienti chiusi, e questa frazione è destinata ad aumentare. Comunque, ricerche a parte, ognuno di noi sa per esperienza perso- nale che l'esposizione alla luce del sole è limitata per lo più ai momenti di tem- po libero: per il resto la parte preponde- 58 LE SCIENZE n. 319, marzo 1995 rante della nostra vita, soprattutto nelle grandi città, si svolge in ambienti chiusi illuminati artificialmente, in quelli che si potrebbero definire ecosistemi I n questi ultimi anni, in particolare ne- gli Stati Uniti, sono state avviate nu- merose ricerche sulle funzioni biolo- giche della luce, sia in ambienti scelti opportunamente, sia in laboratori alle- stiti in ambito universitario (per esem- pio presso la Harvard Medical School e il Jefferson Medical College). I risultati di tali ricerche confermano l'importan- za del ruolo della luce artificiale nel mantenere in equilibrio il nostro organi- smo, da un punto di vista sia fisiologi- co, sia psichico. Qualsiasi tipo di luce, sia essa natura- le o artificiale, influenza infatti i livelli ormonali, la temperatura corporea, l'at- tività cognitiva, l'umore. Questo effet- to dipende dal grado di illuminamento, dalla composizione cromatica, dalla temperatura di colore e dalla sua mino- re o maggiore staticità. Che questa pos- sa influenzare il nostro umore è confer- mato dalle statistiche sulle sindromi de- pressive, così diffuse nei paesi nordici soprattutto nella stagione invernale. (La depressione causata da scarsa esposi- zione alla luce solare viene classificata come Seasonal Affective Disorder, o SAD, ed è caratterizzata da una forte in- stabilità emotiva: depressione durante i mesi invernali ed euforia in quelli esti- vi; si veda a questo proposito l'articolo Carboidrati e depressione di Richard J. Wurtman e Judith J. Wurtman in «Le Scienze» n. 247, marzo 1989.) L'effetto della luce sulle emozioni, pur essendo molto rilevante, è di soli- to trascurato in sede progettuale. Eppu- re uno stato mentale tendenzialmente depresso non aiuta di certo a lavorare bene; anzi, ha conseguenze ovviamente L'incisione in alto nella pagina a fronte mostra come Cartesio immaginava che uno stimolo luminoso proveniente dai punti A, B e C determinasse, dopo una sequenza di passaggi, la formazione di un'immagine abc sulla «ghiandola pineale» (H). In questa rappresentazione, la «forza» dell'immagine è tale da impedire che il soggetto presti uguale attenzione, poniamo, alla sensazione prodotta da uno stimolo olfattivo D. (Da L'Homme et un Traité de foetus (...) avec les remarques de Louis de kt Forge (...) sur le Traité de l'homme de René Descartes & sur les figures par lui inventées, stampato a Parigi nel 1664 da Théodore Girard.) Pur sbagliando, Cartesio aveva dunque intuito l'importanza della ghiandola pineale dal punto di vista della percezione. In effetti, come mostra lo schema in basso, le ricerche più recenti nel campo della fotobiolo- gia hanno confermato per l'epifisi (quella che i contemporanei di Cartesio chiama- vano ghiandola pineale) un ruolo di primo piano. Ma in che modo la luce del sole rie- sce a influire sul funzionamento dell'epifisi? La luce colpisce la retina e quest'ulti- ma, tramite impulsi elettrici, trasmette i segnali corrispondenti al cervello, in parti- colare ai nuclei soprachiasmatici. Si pensa che i nuclei soprachiasmatici mandi- no informazioni attraverso impulsi elettrochimici ad altre aree dell'ipotalamo, all'ipofisi e all'epifisi. Da queste sedi partono quindi messaggi ormonali diretti al cuore, alle ghiandole surrenali, al fegato, ai reni e all'intestino. I nuclei soprachia- smatici sono considerati il pacemaker che coordina, secondo un ciclo giornaliero, le varie funzioni corporee. In sintesi, l'epifisi «percepisce» attraverso la retina le varia- zioni della luce nell'ambiente e trasforma gli stimoli nervosi in messaggi ormonali. LE SCIENZE n. 319, marzo 1995 59

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  • di Piera Scuri

    Luce artificialee lavoro notturno

    Nuove soluzioni progettuali potrebbero ovviare al condizionamento

    negativo delle capacità cognitive, dell'umore e dei parametri fisiologici

    causato da un' illuminazione errata degli ambienti chiusi

    p

    er comprendere quale influenza laluce abbia sul nostro organismo,occorre partire da un dato incon-

    futabile e apparentemente banalissimo:di notte c'è buio e si dorme; di giornoc'è la luce e si sta svegli. La luce, per-tanto, ha l'effetto di «svegliare» l'orga-nismo (almeno quando è forte e brillan-te; i tipi di luce sono in realtà svariati:una luce bassa e molto calda può avereal contrario un effetto rilassante, o ma-gari addirittura deprimente). La luce cifornisce l'energia per essere attivi, vigi-li, veloci.

    Fin qui siamo nella dimensione del-l'ovvio, ma talvolta - come avvertivaAlfred North Whitehead - «Non vi ènulla di più difficile da capire dell'ov-vio». Prova ne è che nel progettare l'il-luminazione di ambienti di lavoro sicommettono spesso molti errori. Ciòaccade perché si tende a porre in primopiano i problemi relativi alla percezionevisiva, al senso estetico e al risparmioenergetico, a scapito delle considerazio-ni sulla funzione biologica della luce.Tale funzione ha un'importanza diret-tamente proporzionale alla quantità ditempo che la gente trascorre in ambientiilluminati artificialmente.

    Secondo una ricerca svolta da Tho-mas Savides dell'Università di San Die-go, nel sud della California, nei giornilavorativi gli impiegati nel terziario ri-mangono mediamente esposti alla lucebiologicamente rilevante (superiore ai2500 lux) per non più di 20 minuti algiorno. Un'altra ricerca condotta daPaul Machado dell'Università di Brasi-lia afferma che trascorriamo ormai 1'80per cento del nostro tempo in ambientichiusi, e questa frazione è destinata adaumentare. Comunque, ricerche a parte,ognuno di noi sa per esperienza perso-nale che l'esposizione alla luce del soleè limitata per lo più ai momenti di tem-po libero: per il resto la parte preponde-

    58 LE SCIENZE n. 319, marzo 1995

    rante della nostra vita, soprattutto nellegrandi città, si svolge in ambienti chiusiilluminati artificialmente, in quelli che sipotrebbero definire ecosistemi

    I n questi ultimi anni, in particolare ne-gli Stati Uniti, sono state avviate nu-

    merose ricerche sulle funzioni biolo-giche della luce, sia in ambienti sceltiopportunamente, sia in laboratori alle-stiti in ambito universitario (per esem-pio presso la Harvard Medical School eil Jefferson Medical College). I risultatidi tali ricerche confermano l'importan-za del ruolo della luce artificiale nelmantenere in equilibrio il nostro organi-smo, da un punto di vista sia fisiologi-co, sia psichico.

    Qualsiasi tipo di luce, sia essa natura-le o artificiale, influenza infatti i livelliormonali, la temperatura corporea, l'at-tività cognitiva, l'umore. Questo effet-to dipende dal grado di illuminamento,

    dalla composizione cromatica, dallatemperatura di colore e dalla sua mino-re o maggiore staticità. Che questa pos-sa influenzare il nostro umore è confer-mato dalle statistiche sulle sindromi de-pressive, così diffuse nei paesi nordicisoprattutto nella stagione invernale. (Ladepressione causata da scarsa esposi-zione alla luce solare viene classificatacome Seasonal Affective Disorder, oSAD, ed è caratterizzata da una forte in-stabilità emotiva: depressione durante imesi invernali ed euforia in quelli esti-vi; si veda a questo proposito l'articoloCarboidrati e depressione di Richard J.Wurtman e Judith J. Wurtman in «LeScienze» n. 247, marzo 1989.)

    L'effetto della luce sulle emozioni,pur essendo molto rilevante, è di soli-to trascurato in sede progettuale. Eppu-re uno stato mentale tendenzialmentedepresso non aiuta di certo a lavorarebene; anzi, ha conseguenze ovviamente

    L'incisione in alto nella pagina a fronte mostra come Cartesio immaginava che unostimolo luminoso proveniente dai punti A, B e C determinasse, dopo una sequenza dipassaggi, la formazione di un'immagine abc sulla «ghiandola pineale» (H). In questarappresentazione, la «forza» dell'immagine è tale da impedire che il soggetto prestiuguale attenzione, poniamo, alla sensazione prodotta da uno stimolo olfattivo D. (DaL'Homme et un Traité de foetus (...) avec les remarques de Louis de kt Forge (...) surle Traité de l'homme de René Descartes & sur les figures par lui inventées, stampato aParigi nel 1664 da Théodore Girard.) Pur sbagliando, Cartesio aveva dunque intuitol'importanza della ghiandola pineale dal punto di vista della percezione. In effetti,come mostra lo schema in basso, le ricerche più recenti nel campo della fotobiolo-gia hanno confermato per l'epifisi (quella che i contemporanei di Cartesio chiama-vano ghiandola pineale) un ruolo di primo piano. Ma in che modo la luce del sole rie-sce a influire sul funzionamento dell'epifisi? La luce colpisce la retina e quest'ulti-ma, tramite impulsi elettrici, trasmette i segnali corrispondenti al cervello, in parti-colare ai nuclei soprachiasmatici. Si pensa che i nuclei soprachiasmatici mandi-no informazioni attraverso impulsi elettrochimici ad altre aree dell'ipotalamo,all'ipofisi e all'epifisi. Da queste sedi partono quindi messaggi ormonali diretti alcuore, alle ghiandole surrenali, al fegato, ai reni e all'intestino. I nuclei soprachia-smatici sono considerati il pacemaker che coordina, secondo un ciclo giornaliero, levarie funzioni corporee. In sintesi, l'epifisi «percepisce» attraverso la retina le varia-zioni della luce nell'ambiente e trasforma gli stimoli nervosi in messaggi ormonali.

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  • Queste riprese del laboratorio SIVRA, a Recanati, mostrano in che modo può va-riare la «temperatura di colore» della luce prodotta da un lucernario a control-lo elettronico. Il termine «temperatura» va inteso in senso qualitativo, in relazio-ne alla sensazione di «caldo» o di «freddo» che viene generata dalla luce stessa.

    Il nostro organismo è in un certo senso regolabile per mezzo della luce. In partico-lare esso risente dell'intensità della luce e della lunghezza del periodo di esposizio-ne: sia in estate sia in inverno noi siamo soggetti al ciclo notte-giorno, ma in estateil fotoperiodo è più lungo e l'intensità della luce molto più forte. Da un punto di vi-sta fisiologico ciò si traduce in ritmi circadiani dall'andamento più marcato e pre-ciso e di conseguenza in un senso di maggior benessere. Al contrario, una scarsaesposizione alla luce del sole (quale si ha in inverno, particolarmente alle alte latitu-dini, e negli ambienti artificiali) tende a produrre, in termini molto generali, unsenso di disagio fisico. Per questo motivo è importante porre attenzione nel proget-tare l'illuminazione degli ambienti chiusi. La cosiddetta luce biologicamente rile-vante (di intensità notevolmente superiore a quella usata di solito negli interni) pro-duce nell'organismo umano effetti fisiologici misurabili; in particolare può ottimiz-zare lo stato di presenza emotiva e percettiva durante i turni di lavoro notturno. Unsistema di illuminazione capace di produrre luce dinamica e biologicamente rile-vante (quella che i ricercatori statunitensi designano come brighi light) in un am-biente di lavoro può pertanto migliorare notevolmente la qualità delle prestazioni.

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    TEMPO (ORE)

    negative sulla produttività. Più in gene-rale si può affermare che è il comples-sivo effetto biologico della luce a nonricevere adeguata considerazione. In unambiente di lavoro i livelli di illumi-namento vengono definiti in base alleesigenze della percezione visiva (il ri-ferimento più importante, a questo pro-posito, è dato dagli standard ufficialistabiliti dalla Commission Internationalde l'Eclairage e riportati comunementenei manuali di illuminotecnica). Un al-tro aspetto considerato fondamentale ri-guarda i fenomeni di riflessione neglischermi dei calcolatori. In pratica, nelprogettare l'illuminazione di un am-biente di lavoro, si considerano solo iproblemi relativi al compito visivo.Questo atteggiamento può essere com-prensibile se si usa la luce artificiale so-lo per poche ore serali, ma ha conse-guenze seriamente dannose se la si usacostantemente per tutto il giorno e tutti igiorni.

    Le ricerche nel campo della fotobio-logia dimostrano che l'organismo uma-no è profondamente influenzabile dallaluce; dimostrano inoltre che medianteun adeguato uso della luce è possibileinfluire sull'organismo fino a modifi-carne i ritmi. Uno dei più famosi meto-di di manipolazione dei ritmi dell'orga-nismo è quello sviluppato da CharlesCzeisler, del Brigham and Women'sHospital di Boston. Czeisler, che colla-bora anche con la NASA, ha messo apunto una tecnica che - alternando for-tissimi livelli di illuminamento (10 000lux) a periodi di completa oscurità -consente di modificare i ritmi circadianinell'uomo (i ritmi cioè seguiti dalle no-stre diverse funzioni fisiologiche nel-l'arco delle 24 ore). Per esempio la tem-peratura corporea, il cui andamento ten-de a ripetersi regolarmente ogni giorno,raggiunge il valore massimo intorno al-la metà del pomeriggio e quello mini-mo di notte. Modificare il ritmo circa-diano della temperatura significa per-tanto spostarne il valore massimo - po-niamo - nel primo pomeriggio oppure asera inoltrata, o anche oltre questi limi-ti. Spostare i ritmi circadiani di diversialtri parametri fisiologici, come i livellidi melatonina, di cortisolo eccetera, si-gnifica modificare nettamente l'assettodi veglia e di riposo dell'organismo; si-gnifica in altri termini riposizionarel'orologio biologico interno. Lo staresvegli e il dormire non costituisconosemplicemente due stati mentali: non èsolo il cervello a riposare o ad attivarsi,

    In un soggetto sano e dai ritmi circadia-ni normalmente sincronizzati l'anda-mento della temperatura corporea tim-panica si contrappone a quello dei livel-li di melatonina: durante il sonno not-turno la temperatura corporea raggiun-ge i minimi giornalieri, mentre la me-latonina in circolo è ai massimi livelli.

    ma tutto l'organismo risulta coinvolto.Di notte la temperatura corporea si ab-bassa, le pulsazioni cardiache rallenta-no, la pressione sanguigna diminuisce,alcuni ormoni (come la melatonina) en-trano in circolo, mentre altri (come ilcortisolo) scendono al minimo.

    Czeisler è in grado di regolare l'oro-logio biologico degli astronauti, in mo-do da programmare i periodi di veglia edi sonno che scandiranno il loro viaggionello spazio. Per mezzo della luce èpossibile dire all'organismo quando ètempo di star svegli e lavorare, e ciò in-dipendentemente dal fatto che sia notteo giorno. Czeisler lo fa in modo calco-lato e secondo una precisa finalità: per-mettere agli astronauti di vivere e lavo-rare durante i periodi di permanenzanello spazio. Ma la stessa cosa accadein modo incontrollato a tutti noi, cheveniamo sottoposti continuamente a lu-ce artificiale. Le condizioni di illumina-mento possono infatti essere ben lonta-ne dalle reali necessità del nostro orga-nismo. Tutti gli ambienti illuminati arti-ficialmente possono quindi alterare inmodo incongruo o dannoso gli orologibiologici del personale che in essi lavo-ra e di conseguenza possono pregiudi-care le prestazioni intellettive e defor-mare la percezione del tempo. Di questarealtà occorre prendere coscienza.

    I1 metodo messo a punto da Czeisler richiede una disciplina alquanto im-

    pegnativa: si devono indossare occhialiscuri durante il giorno e trascorrere de-terminati periodi di tempo in ambienticompletamente bui osservando un com-pleto riposo. Un comportamento del ge-nere può essere adottato evidentementesolo in situazioni particolari, quali sonoper l'appunto quelle cui viene sottopo-sto un astronauta durante l'addestra-mento in preparazione al volo, e noncomunque da chi lavora in sale di con-trollo o in turni di notte. Esistono tutta-via altre tecniche che consentono, sem-pre grazie all'uso biologico della luce,di influire in modo controllato sulleparti sensibili del nostro organismo sen-za richiedere l'adozione di comporta-menti particolari.

    Queste tecniche non mirano a sposta-re i ritmi circadiani, ma sono volte piut-tosto a stimolare, per mezzo di alti li-velli di illuminamento (molto più bassiperò di quelli utilizzati da Czeisler), lostato di veglia dell'organismo. Ciò sipuò ottenere durante la notte bloccandola secrezione della melatonina (2500lux sono sufficienti) o anche solo ridu-cendola (in questo caso bastano 1000lux) e provocando un innalzamento deivalori della temperatura corporea. Percosì dire, alcuni parametri fisiologicivengono in tal modo portati artificial-mente durante la notte nella posizione«stato di veglia». Questo uso soft dellaluce a fini di condizionamento biologi-co non vincola il personale a comporta-menti particolari.

    Questo tipo di approccio caratterizza

    la ricerca che abbiamo svolto inItalia per conto del CNR e in collabora-zione con il Lighting Research Centerdel Rensselaer Polytechnic Institute diTroy, New York. Tale ricerca ha avutocome obiettivo la progettazione di unospeciale sistema di illuminazione la cuicaratteristica principale consiste nellavariabilità di intensità e colore della lu-ce secondo precisi programmi. Questosistema, denominato SIVRA (Sistemadi illuminazione variabile a regolazio-ne automatica) è in grado di produrre

    anche luce «biologica» (vale a dire a-datta a condizionare fisiologicamentel'organismo), cioè con un livello di il-luminamento pari a 2500 lux, in mo-menti e per durate predeterminati. Na-turalmente si è reso necessario indivi-duare i parametri in base ai quali defi-nire la variazione luminosa. A tal finesono stati preziosi i risultati delle ricer-che condotte dalle varie agenzie spa-ziali (NASA, ESA, Glavcosmos) inambienti confinati (sottomarini, grot-te, camere iperbariche, capsule spazia-li) e l'esperienza maturata nel proget-

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  • LUCE MINAI

    Per una serie di sale di controllo della Himont Italia e del-la Enichem Elastomeri sono stati recentemente progettati daDouglas Skene e dall'autrice speciali sistemi di illuminazionedinamica. Di essi è stato valutato, seppure in modo non siste-matico, l'effetto sugli operatori, e le risposte ottenute sono sta-

    te sempre favorevoli. Questa ricerca si proponeva di aumen-tare la stimolazione ambientale ricorrendo al continuo modi-ficarsi del colore e dell'intensità della luce stessa, fino alraggiungimento di picchi di illuminamento (ossia di luce bio-logicamente rilevante) in predeterminati momenti della notte.

    tare una serie di sale di controllo perHimont Italia ed Enichem Elastomeri aFerrara, Ravenna e Terni.

    Nelle sale di controllo l'illuminazio-ne artificiale svolge un ruolo fonda-mentale per due motivi: dette sale sonoprive di finestre e in esse il lavoro è or-ganizzato secondo turni lavorativi diur-ni e notturni. Eppure in tali ambientivengono spesso utilizzati livelli di illu-minamento bassissimi (inferiori ai 200lux, mentre il livello considerato nor-male è di 400-500 lux). Si sostiene cheuna luce bassa consenta di distingueremeglio i segnali video o i segnali lumi-

    nosi che lampeggiano sulla console;purtroppo un effetto collaterale di que-sta penombra è quello di propiziare lasonnolenza degli operatori. Non è uncaso se la maggior parte degli incidentiin impianti chimici (circa il 90 per cen-to) risulta causata da errori umani, com-messi per lo più durante la notte.

    Appunto per attenuare i problemi dellavoro notturno in ambienti ipostimo-lanti come le sale di controllo abbiamoprogettato il SIVRA, programmandoloin modo da incrementare lo stimolo lu-minoso grazie a una continua variazio-ne del colore e dell'intensità dell'emis-

    sione. Per una verifica degli effetti diquesto sistema abbiamo installato ilSIVRA in due appositi laboratori: unoin Italia, presso la Guzzini Illuminazio-ne a Recanati, l'altro negli Stati Uni-ti, presso il Lighting Research Centerdel Rensselaer Polytechnic Institute diTroy. Insieme con un gruppo di ricerca-tori guidati da Peter Boyce e da MarkRea, direttore del centro di ricerca, ab-biamo voluto verificare l'effetto dell'il-luminazione biologico-dinamica pro-dotta dal SIVRA sulle prestazioni deglioperatori durante turni di lavoro nottur-no. In laboratorio è stata riprodotta l'at-

    tività mentale tipica del lavoro svolto insale di controllo, e sono stati selezionatitest al fine di valutare il livello di atti-vità percettiva e cognitiva.

    I test sono stati riproposti, per con-fronto, in quattro condizioni distinte diilluminamento dei locali: a) livello bas-so e costante (200 lux); b) livello alto ecostante (2800 lux); e) luce dinamica adandamento crescente (da un minimo di200 lux a un massimo di 2800 lux); d)luce dinamica ad andamento decrescen-te (con gli stessi limiti).

    I soggetti dello studio erano 20 adul-ti di sesso maschile di età compresa frai 18 e i 40 anni, in buona salute, conun livello di istruzione paragonabile aquello degli operatori che normalmentelavorano in sale di controllo in turni dinotte. Ognuno dei quattro gruppi di cin-que persone ha lavorato per tre notticonsecutive sotto ognuna delle condi-zioni suddette, per un totale di 12 notti.Gli esperimenti si sono svolti in turniche avevano inizio alla mezzanotte eterminavano alle 8 del mattino. Tra unaserie di turni e l'altra era previsto un in-tervallo di tre giorni. Questa distribu-zione del lavoro simula un sistema diturni a rotazione rapida abbastanza tipi-co negli Stati Uniti.

    I test approntati sono valsi a misurareattività di tipo cognitivo, psicologico,fisiologico e comportamentale. Per e-sempio, mediante termometri timpani-ci sono stati misurati gli andamenti cir-cadiani della temperatura corporea, la

    quale costituisce una variabile moltoimportante in riferimento alla presta-zione lavorativa: nelle attività che ri-chiedono concentrazione la temperatu-ra corporea risulta avere un andamentoparallelo a quello della qualità dellaprestazione. Questo esperimento è statoprogettato in relazione alle ricerche diGeorge Brainard, neurologo del Jeffer-son Medical College di Filadelfia. Brai-nard, infatti, studia gli effetti che livellidi illuminamento pari a 1000/2000 luxhanno sulla temperatura corporea, sul-le prestazioni e sulle capacità cognitive.Le sue ricerche hanno dimostrato che viè una stretta interdipendenza fra questevariabili e che la luce ha il potere di in-fluenzarle, nel bene e nel male.

    L'attività cognitiva è stata misuratacon una serie di test riguardanti l'atten-zione, la velocità di reazione, la capa-cità di ragionamento logico, la memoriaa breve termine, l'abilità di manipola-re mentalmente oggetti nello spazio, lacapacità creativa di inventare parole eil grado di motivazione. L'esecuzionedella maggior parte di questi test è stataeffettuata con il calcolatore, usando unsoftware studiato appositamente per va-lutare le capacità cognitive. Il softwareDelta, della Essex Corporation, è consi-derato dai ricercatori del Lighting Re-search Center particolarmente adattoper valutare gli effetti dei fattori di con-dizionamento ambientale, tra i quali laluce è uno dei più importanti.

    Le attività psicologiche sono state

    misurate mediante due questionari mes-si a punto da James Russel, del Rensse-laer Polytechnic Institute. Uno riguar-dava le sensazioni dei soggetti durantel'esperimento; l'altro il modo in cui isoggetti percepivano l'ambiente. Il fineera quello di valutare lo stato emozio-nale e il tipo di percezioni procuratedall'ambiente fisico. Infine il comporta-mento è stato analizzato mediante un«diario del sonno» che i soggetti hannotenuto durante tutto il periodo della spe-rimentazione per descrivere la qualitàdel sonno, la durata e gli orari di assopi-mento e di risveglio.

    Durante la sperimentazione sono sta-ti raccolti moltissimi dati che hanno da-to corpo a un modello alquanto com-plesso. L'elaborazione statistica dei ri-sultati ha comunque portato ad alcu-ne chiare conclusioni. In primo luogo ilSIVRA può migliorare le prestazionidegli operatori durante il lavoro nottur-no: sia la condizione b, sia la d hannomigliorato l'esito dei test sulle attivitàcognitive complesse. Inoltre le condi-zioni di illuminamento a, c e d han-no aumentato il cosiddetto arousal deisoggetti. Il termine «arousal», difficil-mente traducibile in italiano, indica lostato di presenza percettiva ed emoti-va, vale a dire di «attenzione fisica» deisoggetti. Infine, le condizioni b, c e dhanno provocato un innalzamento dellatemperatura corporea.

    I risultati della sperimentazione han-no quindi confermato le ipotesi iniziali:

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    36,5

    In un laboratorio allestito al Lighting Research Center del Rensselaer PolytechnicInstitute di Troy, New York, di cui è qui mostrata la disposizione interna, sono sta-ti fatti eseguire ad alcuni volontari test percettivo-cognitivi al calcolatore, per valu-tare gli effetti dell'illuminazione dinamica e biologicamente rilevante. Nel corso diogni turno, ciascun soggetto ha compiuto una serie di operazioni in cinque diversestazioni di lavoro, rimanendo per 15 minuti in ognuna di esse. Nella stazione A ve-niva misurato il grado di attenzione del soggetto. Nella stazione B gli venivano as-segnati cinque diversi test cognitivi. Nella stazione C il soggetto doveva compilarequestionari relativi al proprio stato emotivo e poi eseguire un esercizio di composi-zione verbale, volto a saggiarne il grado di creatività. Nella stazione D doveva com-piere una verifica numerica (per misurare il grado di motivazione). La stazione Eera un punto di riposo. Qui i soggetti esaminati potevano rilassarsi, leggere qualo-ra ne avessero voglia, mentre veniva loro misurata la temperatura corporea. Lostesso ciclo di test, che impegnava per complessivi 75 minuti, veniva ripetuto trevolte prima del «pranzo» (la pausa di mezz'ora che cominciava alle 3 e 45) e trevolte dopo. Nei giorni successivi a ciascun turno notturno e per i tre giorni di inter-vallo, i soggetti dovevano inoltre compilare un diario giornaliero annotando gliorari del sonno e le proprie impressioni sulla qualità di esso. I diagrammi illustra-no i risultati degli esperimenti. Si trattava di misurare l'effetto prodotto da quattrodiverse condizioni luminose (alta, bassa, crescente e decrescente). Come si vede, so-no due le condizioni per cui si riscontrano costantemente risultati migliori: quella«decrescente» e quella «alta». Il diagramma al centro mostra i risultati del test perle capacità cognitive complesse. Quello in basso a sinistra evidenzia il cosiddet-to arousal, vale a dire lo stato di presenza emotiva e percettiva. Infine, il diagram-ma in basso a destra riporta l'andamento della temperatura corporea timpanica.

    un sistema di illuminazione dinamico, ingrado di produrre luce biologicamenterilevante, può migliorare le prestazionilavorative notturne rispetto a quanto siriscontra in condizioni di illuminamentobasso e costante. I risultati dei test hannoevidenziato anche altri aspetti interes-santi: l'esame dei diari del sonno ha di-mostrato che i soggetti prendevano son-no in orari diversi a seconda delle carat-teristiche della luce alla quale erano sta-ti esposti durante la sperimentazione.In particolare, trascorrevano mediamen-te quattro ore prima che il soggetto pren-desse sonno dopo avere lavorato per tut-ta la notte con alti livelli di illuminamen-to, mentre ne trascorrevano mediamen-te solo due dopo esposizione a luce di-namica decrescente. Ciò significa cheun'eccessiva stimolazione notturna puòritardare il sopraggiungere del sonno, eciò può non essere desiderabile dopo unturno lavorativo faticoso come quellonotturno (la qualità del sonno è sempremolto importante al fine di buone presta-zioni lavorative). L'eccessiva stimola-zione luminosa può essere pertanto con-troproducente quanto l'ipostimolazione.

    Infine, si riscontrano differenze neipunteggi raggiunti nei test sotto le duecondizioni luminose dinamiche: i più altisono stati ottenuti quando la luce «biolo-gicamente rilevante» era emessa all'ini-zio anziché alla fine del turno lavorativo.

    Gli esperimenti condotti al LightingResearch Center del Rensselaer

    hanno in definitiva dimostrato che tra-mite la luce si possono migliorare le at-tività cognitive e l'umore, ed è financhepossibile modificare l'andamento di al-cuni parametri fisiologici, come per e-sempio la temperatura corporea. I testadottati hanno consentito una compren-sione oggettiva degli effetti provocati

    dalla luce durante turni lavorativi not-turni, cosicché sarà possibile ridefinire iparametri progettuali per l'illuminazio-ne di ambienti simili a quello ricreato inlaboratorio. Se questo tipo di ricercatrova sempre maggior attenzione negliStati Uniti, si può ben auspicare che ciòavvenga anche in Italia, e che nuovi cri-teri di progettazione trovino accoglien-za sempre maggiore, sia a beneficiodell'equilibrio psicofisico degli opera-tori, sia - qualora si tratti di delicatemansioni di controllo - della sicurezzadi tutti noi.

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    INGEGNERIAGENETICA

    LE SCIENZE edizione italiana diSCIENTIFIC AMERICAN

    ha dedicato all 'argomentodiversi articoli:

    Coltivazione su grande scaladi cellule di mammifero

    di Joseph Federe William R. Tolbert(n. 175, marzo 1983)

    Vaccini sinteticidi Richard A. Lerner(n. 176, aprile 1983)

    Un vettore che introducenuovi geni nelle piante

    di Mary-Dell Chilton(n. 180, agosto 1983)

    La purificazionee la produzione

    di interferon umanidi Sidney Pestka

    (n.182, ottobre 1983)

    La genetica molecolaredell'emofilia

    di Richard M. Lawne Gordon A. Vehar

    (n. 213, maggio 1986)

    Le fibronectinedi Richard O. Hynes(n. 216, agosto 1986)

    Cromosomi artificialidi Andrew W. Murray

    e Jack W. Szostak(n. 233, gennaio 1988)

    Le «snurp»di Joan Argetsinger Steitz

    (n. 240, agosto 1988)

    Il trapianto di genidi Inder M. Verma

    (n. 269, gennaio 1991)

    Brevettare la vitadi John H. Barton

    (n. 273, maggio 1991)

    Colture transgenichedi Charles S. Gassere Robert T. Fraley

    (n. 288, agosto 1992)

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