คลื่นแสงกับนาฬิกาชีวิต

      ใน 1 วันของทุกคนจะมีประมาณ 24 ชั่วโมงโดยเฉลี่ย บางคนอาจเคยได้ยินคำว่า “นาฬิกาชีวิต” , “Circadian clocks” หรือ “Biological clocks” มาบ้าง นาฬิกาชีวิตนั้นบ่งบอกว่าชีวิตของเราถูกควบคุมด้วยเวลา เวลานี่แหละจะเป็นตัวบอกว่าเราต้องทำอะไรในทุกๆวัน นาฬิกาปลุกดิจิตอลจะปลุกเราในตอนเช้า แต่นั่นไม่ได้หมายความว่า สิ่งต่างๆภายในร่างกายของเราตื่นพร้อมกับนาฬิกาปลุก

      ในทางชีววิทยา วิวัฒนาการร่างกายของสิ่งมีชีวิตจะถูกฝังอยู่ภายในยีน อยู่ภายใต้นาฬิกาชีวภาพ ซึ่งเป็นตัวกำหนดเวลาทั้งหมดใน 24 ชั่วโมง แม้กระทั่งรูปแบบการนอน ความตื่นตัวทางอารมณ์ ความแข็งแรงทางกายภาพ ความดันโลหิตและอื่นๆ ภายใต้สภาวะมีแสง และความมืด หรือกลางวันและกลางคืน ซึ่งถ้าเราทำอะไรที่ทำให้นาฬิกาชีวภาพของร่างกายเปลี่ยนแปลงไป เช่น การนอนเช้า ก็จะส่งผลให้ร่างกายมีความเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิร่างกายลดลง ความดันโลหิตลดลง ประสิทธิภาพการรับรู้ลดลง และความเหนื่อยล้าเพิ่มขึ้น

ตำแหน่งนาฬิกาชีวภาพในร่างกาย

หลักๆ มีอยู่ 2 ตำแหน่ง คือ

1. Central Brain clock ซึ่งอยู่ที่สมองส่วน Suprachiasmatic Nucleus (SCN) ของสมองส่วนที่เรียกว่า ไฮโปทาลามัส (Hypothalamus)

2. Peripheral Clocks ซึ่งกระจายอยู่ตามอวัยวะต่าง ๆ ได้แก่ กล้ามเนื้อ เซลล์ไขมัน ตับ ตับอ่อน และ ทางเดินอาหาร โดยจะรับสัญญาณมาจาก Central Brain Clock ผ่านระบบประสาทและฮอร์โมน

      ปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการควบคุมนาฬิกาชีวภาพ คือ แสงสว่าง เพราะแสงสว่างที่สัมพันธ์กับเวลาในแต่ละวันนั้น จะส่งผ่านไปทางจอประสาทตา (Retina) เข้าสู่สมองในส่วนที่เป็น Central Brain Clock (SCN) หลังจากนั้นจึงกระจายไปยัง Peripheral Clocks เช่น กล้ามเนื้อ เซลล์ไขมัน ตับ ตับอ่อน และ ทางเดินอาหาร ต่อไป

การรับแสงเข้าสู่ดวงตา

      สมองของเรารับรู้การมีแสงผ่านดวงตา รูม่านตาคือ หน้าต่าง ที่รับปริมาณแสงให้ไปตกที่จอประสาทตา เพื่อที่จอประสาทตาจะแปลงสัญญาณแสงเข้าสู่สมองแล้วแปลผลเป็นภาพที่เรามองเห็น ตาของคนจะมีเซลล์รับแสง (Photoreceptor) หลักๆอยู่ 2 ชนิด คือ เซลล์รูปกรวย (Cone cell) และเซลล์รูปแท่ง (Rod cell) โดยเซลล์รูปกรวยจะมีความไวต่อแสงและการเห็นสี หลักๆเซลล์นี้ใช้ในการมองภาพที่มีรายละเอียดในเวลากลางวัน และเซลล์รูปแท่งจะมีความไวต่อความมืดและสว่างในเวลากลางคืน โดยในเซลล์เหล่านี้จะมีโปรตีนตัวรับแสงอยู่ ที่ไวต่อคลื่นบางความยาวคลื่น อย่างเช่นมนุษย์เราจะเห็นแสงช่วงแสงขาว ความยาวคลื่น 390-780 นาโนเมตร และไวต่อแสงในช่วงความยาวคลื่น 460-482 นาโนเมตร

ชีวิตในยุคปัจจุบันกับการเปลี่ยนแปลงนาฬิกาชีวิต

      ในยุคปัจจุบัน สิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เลยคือ เทคโนโลยีต่างๆ เช่น แทบเลต โทรศัพท์มือถือ โน็ตบุ้คส์ สิ่งที่หน้ากลัวจากเทคโนโลยี ไม่ใช่ความสะดวกสบายหรือความบันเทิง แต่เป็นแสงที่ดวงตาไวต่อแสง คือแสงความยาวคลื่นช่วงสีฟ้า หรือที่เรียกว่า “Blue light”

      ในปี ค.ศ. 2003 สตีเว็น ล็อกลีย์และคณะกล่าวว่า แสงมีความยาวคลื่นที่ 460 นาโนเมตรสามารถลดระดับฮอร์โมนเมลาโทนิน (melatonin) (ซึ่งเป็นฮอร์โมนในเลือดที่ควบคุมจังหวะรอบวันและการนอนหลับ) เป็นระยะเวลายาวถึง 2 เท่าของความยาวคลื่น 555 นาโนเมตร ต่อมา งานวิจัยโดยฟาร์ฮาน ไซดีและคณะ พบว่าในมนุษย์ที่ไม่มีเซลล์รูปแท่งไม่มีเซลล์รูปกรวยพบว่า แสงความเข้มสูงที่นำไปสู่การรับรู้อยู่ที่ความยาวคลื่น 481 นาโนเมตร

      งานวิจัยหลายงาน กล่าวว่า ระดับความยาวคลื่นที่ RGC (photosensitive ganglion cell ซึ่งมีหน้าที่หลักในการควบคุมจังหวะรอบวัน (circadian rhythms), melatonin, และการปรับรูม่านตา) ไวแสงตอบสนองมากที่สุดอยู่ระหว่าง 460-482 นาโนเมตร

      แสดงให้เห็นว่า RGC ไวต่อแสงมากที่สุดในช่วงความยาวคลื่น 460-482 นาโนเมตร หรือช่วงแสงสีฟ้าน้ำเงิน และแน่นอนว่าแสงนี้ส่งผลต่อฮอร์โมนที่ควบคุมนาฬิกาชีวิต โดยเฉพาะฮอร์โมนเมลาโทนิน ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่หลั่งโดยความมืดเป็นตัวกระตุ้น และจะหยุดหลั่งเมื่อมีแสงสว่าง ยิ่งหากเราได้รับแสงในช่วงความยาวคลื่นนี้ ในช่วงเวลาที่ Melatonin หลั่งให้ร่างกายต้องพักผ่อน คือช่วงเวลาหลัง 21.00 น. (ช่วงเวลาหลัง 3 ทุ่ม) จะส่งผลให้ร่างกายนอนหลับไม่เป็นเวลา และหลับยากขึ้น ส่งผลต่อความเหนื่อยล้าของร่างกาย และอารมณ์ ทำให้สภาวะอารมณ์ไม่คงที่ ระดับฮอร์โมนมีการเปลี่ยนแปลง และแสงสีฟ้ายังเป็นแสงที่จอประสาทตา sensitive ถ้าได้รับในปริมาณมาก เป็นเวลานาน โดยที่ไม่มีอะไรป้องกัน จะส่งผลให้เป็นโรคจอประสาทตาเสื่อมเร็วกว่าปกติ (Macular degeneration) ได้อีกด้วย

ระดับเมลาโทนินที่ต่ำเกินไปส่งผลต่อระบบการเรียนรู้

      ปริมาณเมลาโมนินที่ต่ำเกินไป เนื่องมาจากการนอนหลับพักผ่อนไม่เป็นเวลา และไม่เพียงพอ เป็นสิ่งที่สำคัญต่อการทำงานของหน่วยความจำ เหตุผลหนึ่งอาจเป็นอิทธิพลของเมลาโทนินที่อยู่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส (hypocampus) โดยพื้นที่ของสมองส่วนนี้สำคัญสำหรับการเรียนรู้และความจำ เมลาโทนินเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของเซลล์ประสาทชนิดนี้

การกินยารักษา

      ปัจจุบันมีการให้กินฮอร์โมนเมลาโทนินในระยะสั้น ภายใต้การควบคุมของแพทย์

- รักษาความผิดปกติของนาฬิกาชีวภาพในคนตาบอดทั้งเด็กและผู้ใหญ่

- รักษากลุ่มอาการนอนหลับผิดเวลา (Delayed Sleep Phase Syndrome) เป็นความผิดปกติด้านการนอนหลับ ที่ผู้ป่วยจะไม่สามารถนอนหลับได้ก่อนเวลา 2.00 น. และมักมีปัญหาในการตื่นนอนตอนเช้า การใช้อาหารเสริมที่มีเมลาโทนินร่วมกับการปรับสภาพแวดล้อมในการนอนให้เหมาะสม สามารถรักษาความผิดปกติดังกล่าว และช่วยให้นอนหลับได้ดีขึ้น

- รักษาโรคนอนไม่หลับ (Insomnia) มีการศึกษาเกี่ยวกับการใช้เมลาโทนินเพื่อรักษาโรคนอนไม่หลับและยังช่วยให้ผู้ป่วยมีคุณภาพในการนอนหลับ และระยะเวลาในการนอนหลับที่ดีมากขึ้น

- บรรเทาอาการเจ็ทแลค (Jet Lag) อาการนี้เกิดขึ้นจากการที่ร่างกายไม่สามารถปรับตัวกับการเปลี่ยนของเขตเวลา โดยมักเกิดขึ้นเมื่อต้องเดินทางด้วยเครื่องบิน  ซึ่งก่อให้เกิดอาการนอนหลับไม่สนิท ตื่นตัว  รู้สึกอ่อนเพลียระหว่างวัน เป็นต้น
- ช่วยในเรื่องการนอนหลับของคนที่ทำงานเป็นกะ (Shift Work)

แหล่งข้อมูล

- LE TALLEC Thomas(2019). “Light, vision and biological clocks” .[ออนไลน์]. จาก https://www.encyclopedie-environnement.org/en/life/light-vision-biological-clocks/, สืบค้นวันที่ 12 ตุลาคม 2563.

- บทความสุขภาพโรงพยาบาลบำรุงราษฏร์ (2562). “เมลาโทนิน...ทางเลือกหนึ่งของคนนอนไม่หลับ”.[ออนไลน์]. จาก https://www.bumrungrad.com/th/health-blog/november-2019/melatonin, สืบค้นวันที่ 12 ตุลาคม 2563.

- บทความสุขภาพ(2563). “รู้จักนาฬิกาชีวภาพ" ควบคุมการทำงานของร่างกาย และวิธีปรับเพื่อสุขภาพที่ดีขึ้น” .[ออนไลน์]. จาก https://www.sanook.com/health/23201/ , สืบค้นวันที่ 12 ตุลาคม 2563.

- วิกิพีเดีย สาราณุกรมเสรี, 2562. “เมลาโทนิน”. .[ออนไลน์]. จาก https://th.wikipedia.org/wiki/, สืบค้นวันที่ 12 ตุลาคม 2563.

- วิกิพีเดีย สาราณุกรมเสรี, 2561. “เซลล์รับแสง”. .[ออนไลน์]. จาก https://th.wikipedia.org/wiki/, สืบค้นวันที่ 12 ตุลาคม 2563.