உயிரியல் கடிகாரமும் சிர்காடியன் விளக்குகளும்(Circadian Lighting)

அறிவியல் பாதை…

வரும் காலத்தில் நமது கட்டிடங்கள் வெறும் சுவர்களாலான ஜடப்பொருளாக இருக்காது

தீபா ஸ்ரீதரன்; – தைவான்

பூமியில் உயிரினங்கள் சூரிய ஒளியின் சுழற்சியோடு தங்களை ஒத்திசைக்கத் தொடங்கிய காலத்திலிருந்தே ஒளிக்கும் மனித வாழ்க்கைக்குமான ஆழமான உறவு தொடங்கிவிட்டது. பல கோடி ஆண்டுகளாக நமது ஒட்டுமொத்த உயிரியல் அமைப்பும் சூரிய ஒளியின் சுழற்சிக்கு ஏற்பவே வடிவமைக்கப்பட்டுப் பரிணமித்தன. அதிகாலையின் பிரகாசமான நீல ஒளி முதல் மாலையின் இதமான செம்மஞ்சள் நிற சூரிய அஸ்தமனம் வரை இயற்கையான ஒளியின் மாறும் தன்மையே நமது உடலின் ஹார்மோன் சுரப்பு, செரிமானம் மற்றும் விழித்தெழும் சுழற்சி போன்ற அத்தியாவசிய உயிர் செயல்பாடுகளை முக்கியமாக ஒழுங்குபடுத்த உதவியது.

ஆனால், இன்று நம்மில் பலர் வாழ்நாளின் 90 சதவீதத்திற்கும் அதிகமான நேரத்தை வீடுகள் மற்றும் அலுவலகங்களுக்குள், நாள் முழுவதும் ஒரே மாதிரியான வெளிச்சத்தை உமிழும் செயற்கை விளக்குகளுக்குக் கீழே கழிக்கத் தொடங்கியுள்ளனர். இந்தத் தொடர்ச்சியான, மாற்றமில்லாத செயற்கை ஒளி, நமது வெளிப்புறச் சூழலுக்கும் நமது உடலின் உயிரியலுக்கும் இடையே ஒரு கடுமையான முரண்பாட்டை உருவாக்குகிறது. இன்று உலகளவில் தூக்கமின்மை, நாள்பட்ட சோர்வு, மனச்சோர்வு, சில வளர்சிதை மாற்றக் கோளாறுகளான உடல் பருமன் மற்றும் நீரிழிவு போன்ற தீவிரமான வாழ்வியல் சார்ந்த உடல்நலப் பிரச்சினைகள் அதிகரித்துள்ளன.

இவற்றின் அபாயத்தை அதிகரிக்கும் முக்கியக் காரணிகளில் ஒன்றாக இதுவும் கருதப்படுகிறது. இந்தப் பிரச்சினைக்கு பொறியியல் தீர்வாக, கட்டிடக்கலை வல்லுநர்களும் நரம்பியல் உயிரியலாளர்களும் இணைந்து உருவாக்கிய ஒரு நடைமுறை தொழில்நுட்பம் தான் ‘சிர்காடியன் லைட்டிங்’ அல்லது ‘மனிதனை மையமாகக் கொண்ட ஒளி அமைப்பு’ (Human-Centric Lighting – HCL)

இது செயற்கையான உள்விளக்குகளைச் சூரியனின் இயற்கைச் சுழற்சிக்கு ஏற்ப மாற்றி அமைப்பதன் மூலம், நாம் கான்கிரீட் கட்டிடங்களுக்குள் இருந்தாலும் நமது உடலை இயற்கையோடு ஒன்றிணைந்து இயங்க வைக்கிறது.
இந்த அமைப்பின் பின்னுள்ள பொறியியலைப் புரிந்து கொள்ள, ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்த ஓர் சமீபத்திய உயிரியல் கண்டுபிடிப்பை நாம் உற்று நோக்க வேண்டும்.

2000-களின் தொடக்கத்தில், விஞ்ஞானிகள் மனித விழித்திரையில் (Retina) நாம் நிறங்களையும் வடிவங்களையும் பார்ப்பதற்குப் பயன்படுத்தும் செல்களைத் ( rods and cones) தவிர, முற்றிலும் புதிய வகை ஒளி-உணரி செல்கள் இருப்பதைக் கண்டறிந்தனர். இவற்றிற்கு “ஐ.பி.ஆர்.ஜி.சி” (ipRGC – intrinsically photosensitive Retinal Ganglion Cells) என்று பெயரிட்டனர்.

இந்தப் பிரத்யேக செல்கள் நமது உடலின் உள்வரும் ஒளியை உணரும் சென்சார்களாகச் செயல்பட்டு, மூளையின் மையக் கடிகாரமான ‘சுப்ராசியஸ்மாடிக் நியூக்ளியஸ்’ (SCN – Suprachiasmatic Nucleus) பகுதிக்கு நேரடியாகத் தகவல்களை அனுப்புகின்றன. இந்த ஐ.பி.ஆர்.ஜி.சி செல்கள் ஒளியியல் நிறமாலையில் (Optical spectrum) 460 முதல் 480 நானோமீட்டர் அலைநீளம் (Wavelength) கொண்ட ‘நீல ஒளிக்கு’ (Blue light)) மிக அதிக உணர்திறன் கொண்டவை. இந்தக் குறிப்பிட்ட நீல அலைநீளம் இயற்கையான காலைச் சூரிய ஒளியில் அதிக அளவில் நிறைந்துள்ளது. நமது கண்ணில் உள்ள இந்த ஐ.பி.ஆர்.ஜி.சி சென்சார்கள் இந்த நீல ஒளியைக் கண்டறியும் போது, நாம் விழித்தெழுவதற்கான நேரம் இது என்பதை மூளைக்கு உணர்த்துகின்றன.

இந்தச் சிர்காடியன் லைட்டிங் தொழில்நுட்பம், இந்த உயிரியல் அமைப்போடு இணையும் வகையில் ‘டியூனபிள் எல்.இ.டி’ (Tunable LED) விளக்குகள் எனப்படும் மேம்பட்ட வன்பொருள் (Hardware) பொறியியலைப் பயன்படுத்துகிறது. சாதாரண உட்புற விளக்குகள் ஒரே ஒரு வண்ண வெப்பநிலையை (Color temperature) மட்டுமே வெளிப்படுத்தும் நிலையான டயோடுகளைக் கொண்டவை. ஆனால், டியூனபிள் எல்.இ.டி விளக்குகளுக்குள் நுண்ணிய ஒளியுமிழ் டயோடுகளின் (LEDs) பல வரிசைகள் அமைக்கப்பட்டிருக்கும். இவை குளிர்ந்த நீல-வெள்ளை ஒளி முதல் இதமான மஞ்சள்-சிவப்பு ஒளி வரையிலான பல்வேறு வண்ண அலைநீளங்களை மிகத் துல்லியமாகக் கலந்து உமிழும் திறன் கொண்டவை.

இந்த ஒட்டுமொத்த அமைப்பில், கட்டிடத்தின் உட்புறம் அல்லது வெளிப்புறத்தில் சுற்றியுள்ள ஒளியின் தன்மையை அளவிடுவதற்காக ‘ஸ்பெக்ட்ரம் சென்சார்கள்’ (Spectrum sensors) பொருத்தப்பட்டிருக்கும். இந்தச் சென்சார்கள் வழங்கும் தரவுகளை ஒரு லோக்கல் ஆட்டோமேஷன் கன்ட்ரோலர் (Automation controller) பகுப்பாய்வு செய்து, வெவ்வேறு எல்.இ.டி சேனல்களின் வழியே செல்லும் மின்சாரத்தின் அளவை மாற்றுவதன் மூலம், நாள் முழுவதும் ஒளியின் நிறமாலையைத் தடையின்றி மாற்றியமைக்கிறது.

இந்த அமைப்பின் மென்பொருள் (Software) வடிவமைப்பு, நமது உடலின் ஹார்மோன்களைக் கட்டுப்படுத்தும் ஒரு டிஜிட்டல் நடத்துனராகச் செயல்படுகிறது. அதிகாலையில், இந்த மென்பொருள் விளக்குகளை “அதிகத் தீவிரம் கொண்ட, நீலம் செறிந்த” (High-intensity, blue-enriched) ஒளியை உமிழுமாறு தூண்டுகிறது. இந்த நீல ஒளி நமது கண்களில் உள்ள ஐ.பி.ஆர்.ஜி.சி சென்சார்களைத் தாக்கும் போது, அது நமது உடலின் நாளமில்லாச் சுரப்பி மண்டலத்தை (Endocrine system) தூண்டி, தூக்கத்தை வரவழைக்கும் ‘மெலடோனின்’ (Melatonin) ஹார்மோனைச் சுரப்பதைக் கட்டுப்படுத்துகிறது; அதே சமயம் நம்மைச் சுறுசுறுப்பாகவும் கவனமாகவும் வைத்திருக்கும் ‘கார்டிசோல்’ (Cortisol) ஹார்மோனின் இயல்பான காலை உச்சநிலையை ஆதரிக்கிறது.

மதியம் கடந்து மாலை பொழுதை எட்டும்போது, இந்த மென்பொருள் ஒளியின் தன்மையை மெதுவாக மாற்றி, நீல ஒளியின் அளவைக் கணிசமாகக் குறைக்கிறது. மற்றும் அலைநீளம் அதிகமான இதமான செம்மஞ்சள் ஒளியை உருவாக்குகிறது. இந்த நீல ஒளியின்மை மூளைக்கு ஒரு உயிரியல் சமிக்ஞையாகச் செயல்பட்டு, மெலடோனின் ஹார்மோனை இயற்கையாகச் சுரக்க வழிவகைச் செய்கிறது. இதனால் உடல் ஆழமான, நிம்மதியான உறக்கத்திற்குத் தயாராகிறது.

இந்தத் தொழில்நுட்பம் தற்போது பொது மற்றும் வணிக இட உள்கட்டமைப்புகளில் மிகத் தீவிரமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. மேலும், விமானத் துறையில், குறிப்பாக Airbus A350 மற்றும் Boeing 787 Dreamliner போன்ற நீண்டதூரப் பயண விமானங்களின் பிரீமியம் கேபின்களில் இது பயன்படுத்தப்படுகிறது. பயணிகள் நீண்ட தூரப் பயணங்களின் போது ஏற்படும் ‘ஜெட் லேக்’ (துநவ டயப) எனப்படும் தூக்கக் கலக்கப் பாதிப்பை எதிர்கொள்ள, அவர்கள் சென்றடையும் நாட்டின் நேரத்திற்கு ஏற்ப விமானத்தின் உட்புற விளக்குகள் நடுவானிலேயே சூரிய உதயத்தையும் மறைவையும் செயற்கையாக உருவாக்கிப் பயணிகளின் உடலை மாற்றியமைக்கின்றன.

இதுதவிர, நவீன மருத்துவமனைகளின் தீவிர சிகிச்சைப் பிரிவுகளிலும் (ICUs), முதியோர் காப்பகங்களிலும் முன்கூட்டியே பிறக்கும் குழந்தைகளுக்கு முறையான தூக்கச் சுழற்சியைக் கற்றுக்கொடுக்கவும், டிமென்ஷியா (Dementia- ஞாபக மறதி நோய்) உள்ள நோயாளிகளுக்கு இரவில் ஏற்படும் மனக்குழப்பத்தைக் குறைக்கவும் இந்தச் சிர்காடியன் விளக்குகள் பெரிதும் உதவுவதாக ஆய்வுகள் சொல்கின்றன.

Circadian Lighting என்பது Brightnessமட்டும் அல்ல இது Light intensity (Lux)> Spectrum (Wavelength), Timing, Duration இந்த நான்கு அம்சங்களின் கூட்டுத்தொகை.
இன்று சிர்காடியன் லைட்டிங் துறையில், விளக்குகளின் பிரகாசத்தை அளவிடும் பாரம்பரிய ‘லக்ஸ்’ (டுரஒ) அளவீட்டைத் தாண்டி, ipசுபுஊ செல்களின் உயிரியல் எதிர்வினையை மதிப்பிடும் ‘மெலனோபிக் ஈக்விவலண்ட் டேலைட் இல்லுமினன்ஸ்’ (Melanopic Equivalent Daylight Illuminance – MED) எனும் புதிய தரநிலை பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது ஒரு ஒளி மூலமானது மனித உடலின் சிர்காடியன் கடிகாரத்தை எவ்வளவு வலுவாகத் தூண்டுகிறது என்பதை அளவிட உதவுகிறது.

ஆனால் வெளியில் கிடைக்கும் 1,00,000 லக்ஸ் (டுரஒ) வரையிலான அலைவீச்சுக் கொண்ட இயற்கையான சூரிய ஒளியையோ மனித தோலுக்குத் தேவையான வைட்டமின்-டி உற்பத்தியையோ முழுமையாக இந்த விளக்குகளால் வழங்கிவிட முடியாது. என்பதை நினைவில் கொள்ள வேண்டும்.

எதிர்காலத்தை நோக்கிப் பார்க்கும்போது, மனிதனை மையமாகக் கொண்ட இந்த ஒளியியல் பொறியியலின் வளர்ச்சி இன்னும் தனிப்பயனாக்கப்பட்ட (Pநசளழயெடணைநன)இ மாற்றியமைக்கக்கூடிய ஒரு தொழில்நுட்ப மாதிரியாக மாறவுள்ளது. பொறியியலாளர்கள் ஏற்கனவே இந்த அமைப்புகளை நுகர்வோரின் பயோமெட்ரிக் சாதனங்களுடன் (ளுஅயசவ னநஎiஉநள) இணைப்பதற்கான ஆராய்ச்சிகளில் ஈடுபட்டுள்ளனர். வரும் காலத்தில் நமது கட்டிடங்கள் வெறும் சுவர்களாலான ஜடப்பொருளாக இருக்காது; மாறாக, அவை மனித உடலின் உயிரியலோடு ஒத்துப்போகும் ஒரு வகையான உயிரோட்டமுள்ள நீட்சியாக (டீழைடழபiஉயட நஒவநளெழைளெ) மாறக்கூடும் என்பது உறுதி.