每层楼都有光

1. 神经生物学基础：非视觉通路

从Keeler（1927）到CIE S026标准化（2018）

1927年：Keeler的预测

Clyde Keeler观察到"表面上失明"的小鼠仍保留瞳孔光反射。他预测存在第二种光感受系统，独立于视杆细胞和视锥细胞。这一直觉将经历近80年才被完全证实。

2002年：ipRGCs的发现

。这些细胞仅占人类神经节细胞的 1% 左右，直接投射到视交叉上核（

黑视蛋白在480 nm（蓝-青色）处表现出峰值灵敏度，不同于视锥细胞峰值（555 nm）和视杆细胞峰值（507 nm）。褪黑素抑制研究（Brainard等人，2001年；Thapan等人，2001年）建立了该非视觉系统的作用谱。

ipRGCs编码环境光照强度，不同于编码对比度的视杆细胞和视锥细胞。

黑视蛋白(OPN4)是1998-2002年在ipRGCs中发现的光色素。与编码对比度和颜色的视杆细胞和视锥细胞不同，黑视蛋白编码环境光强度，并投射到视上核（SCN），调节昼夜节律、褪黑素分泌、清醒度和情绪。

CIE S026:2018 标准

国际照明委员会建立了量化光的非视觉影响的标准度量。五种α-opic受体现已标准化：黑视蛋白(ipRGC)：α = 1.0 于 480 nm，M视锥细胞：峰值于 535 nm，L视锥细胞：峰值于 565 nm。

照明影响的对照研究（2005-2023）

从2000年代开始，研究已调查照明对学生认知表现的影响。在德国学校进行的一项研究比较了配备标准荧光管的教室与光谱控制系统的教室：

晨间富蓝光照明下集中力评分提高18%

昼夜节律标准化（通过肌动描记法测量）

发表在《钟与睡眠》上的系统综述确认，上午暴露于蓝光(460-480 nm)改善清醒度和认知表现，而晚间暴露延迟睡眠开始和损害睡眠质量。

术语"以人为中心的照明"和"昼夜节律照明"是指根据所需的生理效应（警惕性、褐黑激素分泌、昼夜节律同步）选择光谱的装置。多项对照研究证明了学校中光谱控制照明的好处。当前的规范框架（CIE S026：2018）规定了技术参数，但没有规范占用者有关所部署频谱性质的信息，这目前是本地通信设备的责任。

过去十年已经发布了有关向公众开放的场所照明的建议。术语"以人为中心的照明"和"昼夜节律照明"是指根据科学文献中记录的生理调制目标选择光谱的照明设备。

3. 伽马诱导(40 Hz)：从基础研究到应用

GENUS（使用感官刺激的伽马驱动）和神经保护

振荡 (30-80 Hz) 对感觉统合、工作记忆和注意力至关重要。40 Hz 的感觉刺激 (GENUS) 诱导神经元同步，对以下方面产生影响：

淀粉样蛋白斑块减少（阿尔茨海默病小鼠模型）

小胶质细胞形态学改变（向吞噬状态转变）

视觉振荡的幅度受光刺激的频率、色度和亮度的影响。

GENUS, 使用感官刺激的伽马驱动

GENUS协议(Iaccarino等人，2016)使用40 Hz光闪烁在视觉皮层诱导伽马振荡。这些振荡传播到内侧前额叶皮层和海马体，在小鼠模型中将淀粉样蛋白斑块减少50%。人类临床试验正在进行中(Cognito Therapeutics)。

现代屏幕使用可变刷新率(60 Hz、120 Hz、240 Hz)。与脑频段的关系很复杂：

60 Hz：可以通过拍打产生EEG伪影和谐波(30 Hz、15 Hz)

120 Hz：可以通过次谐波诱导低β/伽马频段的振荡

PWM (200 Hz - 2 kHz)：产生不可察觉但被ipRGCs检测的微闪光

密歇根大学2016年的一项研究表明，1 kHz的闪烁光仍然可以通过黑视蛋白诱导瞳孔反应，远远超过视融合频率。

从30 Hz电视到480 Hz屏幕：演变和影响

50/60 Hz(场)、25/30 Hz(帧)

大多数LED照明和屏幕使用脉冲宽度调制(PWM)来控制亮度。虽然开关频率通常>200 Hz(超出有意识感知)，ipRGCs在较长时间内表现出整合反应。以1 kHz脉冲的光可以产生等同于较低强度持续光的黑视蛋白激活。

PWM & ipRGC, 隐蔽诱导

屏幕的 PWM 调制产生 200 Hz - 2 kHz 的微闪光，低于有意识感知的阈值，但在 ipRGC 的响应带内。这种调节可能会影响昼夜节律、褐黑激素的分泌和唤醒音调，而与意识感知无关。它构成了一种在人群水平上无法察觉的神经训练机制，迄今为止尚未成为公共卫生领域系统评估的主题。

内部照明行业文件，2015年

LED光源的分光和时间特性能够精确控制非视觉反应。在连接的照明灯具中整合特定闪烁序列为受控环境中的"健康编程"应用打开了道路。

5. 白炽灯到LED过渡：神经化学影响

发射光谱、褪黑素抑制和昼夜调节

白炽灯产生连续光谱，接近黑体辐射(2856 K)，富含红光，缺乏蓝光。另一方面，白色LED在440-460 nm处发出蓝峰，结合黄色荧光体，在450 nm处产生强峰,,正好在黑视蛋白最大灵敏度区域。

晚间暴露于白色LED抑制褪黑素50%，而同等强度的白炽灯仅抑制20%。

是(50/60 Hz +镇流器)

欧盟 2009 年、美国 2012 年、中国 2016 年：白炽灯的逐渐退出已经用 LED 光谱取代了流行了一个世纪的光谱，其能量分布差异很大，特别是在 ipRGC 使用的 460 至 490 nm 波段。这种转变主要是由能源效率推动的，早于黑视蛋白途径科学知识的整合（由 CIE S026:2018 标准正式化）。对其群体神经化学影响的回顾性评估仍然是一个活跃的研究领域。

EU 2009、USA 2012、China 2016。自白炽灯逐步禁用以来，全球人口暴露于与一个世纪以来盛行的人工光谱根本不同的光谱。

6. 光遗传学和LED闪光靶向诱导

通过光刺激精确控制神经元活动

使用光敏蛋白选择性激活或抑制神经元群。通道视紫红质 (ChR2) 由蓝光 (~470 nm) 激活，盐视紫红质由黄光 (~570 nm) 激活。

对PV+中间神经元的40 Hz光遗传学刺激诱导伽马振荡，并在神经退行性疾病模型中产生神经保护效应。

光遗传学允许通过光刺激对特定神经元群进行近毫秒的控制。由于需要病毒表达异源视蛋白，人类临床应用仍然受到限制。消费类 LED 技术在相同的波长下工作，没有这种表达所赋予的细胞特异性。因此，该类比仍然严格限于光谱和时间参数，不包括神经元选择性。

通道视紫红质-2(ChR2)

6b. 个体差异：PER2因子

（Period Circadian Regulator 2）基因变异，与光抑制褪黑激素的敏感性相关。三种常见单倍型覆盖了已检查染色体的 96% 以上。

：杂合子显示褪黑素抑制明显较弱(p< 0.05)

更为频繁，表明对高纬度光环境的适应。

PER2基因变异表明对光调节的敏感性在人群中不均匀。祖先单倍型在非洲更为常见，对蓝光褪黑素抑制具有相对耐受性。衍生单倍型在非洲以外占优势，使欧亚人群对富蓝光LED光谱更敏感。

ipRGCs和黑视蛋白的发现在光环境和调节清醒度、情绪和昼夜节律的皮层下区域之间建立了直接的通信通道。

40 Hz刺激(GENUS)改变突触可塑性，减少淀粉样蛋白病理，改变小胶质细胞形态。这些效应具有可重复性和频率特异性。

白炽光源被蓝光峰LED(450 nm)几乎完全替代，深刻改变了夜间光景观，对人群水平的褪黑素抑制产生了可测量的影响。

PER2多态性表明人群对这些干预措施的反应不是均质的，这既复杂化了任何通用方法，但也使潜在的靶向治疗成为可能。

国际标准现已规范这些效应的测量

CIE S026:2018标准的发布正式确认了这些现象的机构认可，并提供了量化非视觉影响的通用语言。

关于光和视觉频率神经元诱导机制的科学数据的积累使得从基础研究到工业应用和机构建议的转变成为可能（CIE S026：2018，连续的部门标准）。然而，向公众传播这些知识与其规范整合存在时间滞后，这构成了公共卫生和用户信息政策可能改进的领域。