日间高/低黑视素照度光照均能提升警觉性与注意力的实证研究

《Scientific Reports》：Light of both high and low melanopic illuminance improves alertness and attention during daytime

本研究针对日间警觉性不足问题，通过对比短波长蓝光(SWL)、长波长红光(LWL)、高色温亮白光(BWL)与昏暗白光(DL)对39名健康青年注意力的急性影响。结果发现SWL与LWL均能显著减少注意力失误次数、缩短平均反应时间，且LWL可优化最佳反应能力，而BWL未显现显著效果。该成果为差异化光照干预在职业安全与认知增强领域的应用提供了新视角。

　　

在现代快节奏社会中，警觉性不足已成为影响工作效率和安全的重要隐患，尤其对于轮班工作者、医护人员等需要保持高度专注的职业群体。尽管光照被证实能通过非视觉效应(NIF)调节人体生理功能，但日间不同光谱光照对注意力调控的具体机制仍存在争议。挪威卑尔根大学临床心理学系的Louise Bruland Bjerrum团队在《Scientific Reports》发表的最新研究，首次系统探讨了日间暴露于不同黑视素等效日光照度(m-EDI)人工光源对健康年轻人警觉性与注意力的急性影响。

为厘清不同光照条件的作用机制，研究人员采用室内受控实验设计，在无窗实验室中通过天花板安装的LED灯具构建四种光照环境：高m-EDI短波长蓝光(SWL, 1441.8±35.2 lx)、低m-EDI长波长红光(LWL, 3.8±1.3 lx)、高m-EDI亮白光(BWL, 1155.8±17.6 lx)以及昏暗白光(DL, 9.7±6.4 lx)对照条件。39名18-28岁健康参与者（61.5%女性）在连续两周的早晨（09:00-11:00）完成四次实验，每次随机接受一种光照干预。核心评估工具为心理运动警觉任务(PVT)，在光照暴露期间分三个时间块重复测量注意力失误次数（反应时RT≥500 ms）、平均RT、反应时变异性(RTV)和最佳反应能力（10%最快RT均值）。

关键实验技术

研究采用交叉设计平衡学习效应，通过腕动仪(Actiwatch Spectrum Plus)监测睡眠参数，使用校准光谱辐射计(GL Spectis 1.0 T Flicker)量化光照参数。数据分析采用广义线性混合模型(GLMM)和线性混合模型(LMM)，控制时序效应、季节因素与睡眠效率的影响。

光照对注意力失误的调控

结果显示，与DL条件相比，SWL（p=0.023）和LWL（p=0.010）均显著减少注意力失误次数，而BWL未产生显著效果。季节因素分析表明秋季参与者失误次数少于春季，但经多重比较校正后差异不显著。

平均反应时的光谱特异性改善

在平均RT指标上，SWL（p=0.008）和LWL（p=0.018）均显著快于DL，分别缩短约15ms和13ms。这一发现证实了不同光谱光照对信息处理速度的促进作用，且效果不受参与者chronotype（晨间型/晚间型倾向）调节。

反应时变异性的内在规律

尽管假设光照会降低注意力波动，但RTV未显示显著的光照主效应。进一步分析发现RTV与平均RT存在强相关性（Pearson部分r=0.66），表明反应速度的减慢自然伴随注意力波动增大。值得注意的是，RTV随测试进程呈现下降趋势，反映参与者对任务的适应性增强。

最佳反应能力的红光优势

在衡量认知资源调配效率的10%最快RT指标上，LWL表现出独特优势（p=0.030），其反应速度显著快于DL约5ms。这一发现提示长波长光照可能优化神经资源的动员效率，而SWL和BWL均未显现类似效果。

讨论部分指出，该研究首次验证了低m-EDI红光与高m-EDI蓝光在提升日间警觉性方面的等效性，挑战了"黑视素照度越高警觉效果越强"的传统认知。对于BWL未产生显著效果的现象，作者推测可能与30分钟光适应时间不足、测试时段（早晨）的警觉性本已较高等因素有关。此外，参与者平均睡眠时长仅6.2小时，可能存在轻度睡眠剥夺，这反而增强了研究结果的生态效度。

结论强调，日间光照干预不应局限于高色温白光或短波长光谱，长波长红光同样具备提升警觉性与优化认知表现的潜力。该发现为特殊职业环境的照明设计提供了新思路，同时提示未来研究需结合ex-Gaussian模型等更精细的RTV分析方法，进一步揭示光照对注意力波动机制的调控作用。