Kognitive Leistungsfähigkeit: Weniger Anstrengung bei richtigem Licht

Gleiche Leistung bei weniger Anstrengung durch eine optimierte Lichtumgebung – das ist eine gute Perspektive für die Arbeitswelt. Ein Forscherteam der Hochschule München fand bei Versuchen im Lichtlabor heraus, wie sich unterschiedliche Lichtsituationen auf die Anstrengung für kognitive Leistungen auswirken.

Tageslicht wirkt auf vielfältige Weise auf den menschlichen Organismus, langfristig synchronisiert es als Zeitgeber die innere Uhr und beeinflusst unter anderem über das Hormon Melatonin die Schlafqualität. Verantwortlich für diese nicht visuellen Effekte sind lichtsensible Ganglionzellen in der Retina des Auges, die für blaues Licht empfindliches Melanopsin enthalten. Je nach Richtung, Intensität und Spektrum des Lichtes senden diese Zellen direkt Signale an das vegetative Nervensystem. Auch künstliche Beleuchtung wirkt auf diese Zellen – heute in der Regel ungeplant und teilweise mit unerwünschten Wirkungen. Moderne LED-Beleuchtung jedoch lässt sich vielfältig anpassen, um das richtige Licht zur richtigen Zeit zu erzeugen.

Wie unterschiedliche Lichtspektren sich am Arbeitsplatz bei üblichen Beleuchtungsstärken kurzfristig auf die Anstrengung auswirkt, die für kognitive Leistungen aufgewandt wird, untersuchten Johannes Zauner und Prof. Herbert Plischke im Lichtlabor der Hochschule München – in Kooperation mit der LMU München und der TU Chemnitz.

Gängige Arbeitsplatzbeleuchtung und Leistung
Im Lichtlabor der Hochschule München wurde die kognitive Leistung von 27 Probanden bei drei unterschiedlichen Lichtszenarien jeweils vormittags und nachmittags untersucht. Die Beleuchtung entsprach in allen Fällen der gängigen EU-Norm zur künstlichen Beleuchtung von Innenräumen mit einer Helligkeit von 500 Lux auf der Arbeitsoberfläche. Ähnliche Studien erforschten den Zusammenhang von Licht und Leistung bisher noch nicht in Situationen üblicher Arbeitsplatzbeleuchtung.

Variiert wurde die typische, neutral weiße LED-Beleuchtung (4000 Kelvin) in zwei Extreme: möglichst viel flächiges, kühl-blaues Licht von oben wie an einem hellen Morgen (7000 Kelvin) sowie möglichst wenig Licht von oben von rötlicher Lichtfarbe für eine Abendeinstellung (2700 Kelvin). Die Unterschiede lagen in den Lichtspektren, der Intensität am Auge sowie in der Richtung des Lichteinfalls. Für diese Faktoren sind die Ganglionzellen sensibel.

Optimales Licht verringert die Leistungsanstrengung
Die Probanden durchliefen die drei Szenarien in zufälliger Reihenfolge jeweils vormittags und nachmittags. Während der insgesamt zehn bis 15 Minuten Belichtung lasen sie zunächst und absolvierten dann einen Gedächtnistest, bei dem ihre Fehlerquote und Reaktionszeit gemessen wurden. Als körperlichen Parameter erhob das Forscherteam die Veränderung der Herzkontraktionszeit (Pre-ejection period, PEP). Diese gibt an, wie stark das vegetative Nervensystem die Aktivität des Sympathikus steigert und stellt ein Maß für die Anstrengung dar, die ein Proband aufwendet, um seine Leistung zu erbringen. Schon nach kurzer Belichtung stellt sich sein Körper auf Basis der Informationen der lichtempfindlichen Zellen im Auge individuell auf den entsprechenden Energiebedarf ein.

Das Ergebnis der Studie: Bei morgendlichem Licht sank bei gleicher Leistung die Anstrengung, die dafür aufgewendet werden musste. Ebenso bei der Einstellung von abendlichem Lichtverhältnissen. Bei typischer Lichteinstellung hingegen war die Anstrengung für die gleiche Leistung erhöht. Das heißt, dass ein bis zwei Prozent mehr Energie notwendig waren, um die Aufgaben gleich gut zu lösen. „Wir konnten feststellen, dass eine typische Lichtumgebung im Arbeitsumfeld zu höherer Anstrengung für die Probanden führt. Empfehlenswert wäre eine circadiane Regulierung der Lichtbedingungen für den Morgen und den Abend. Als Momentaufnahme ist das Ergebnis nicht kritisch zu sehen, da die Effekte nur etwa zwei Prozent ausmachen. Da wir statischen Lichtbedingungen aber über Jahrzehnte unseres Arbeitslebens ausgesetzt sind, kumulieren sich diese kleinen Effekte zu relevanten Faktoren. Sie sind dann eine Frage der Ergonomie“, kommentierte Zauner das Studienergebnis.

Originalpublikation:
Zauner J et al. Influence of common lighting conditions and time-of-day on the effort-related cardiac response. PLoS One 2020 Oct 7;15(10):e0239553.