Anastasiu Anda 41B [Fizica Constructiilor]

8/13/2019 Anastasiu Anda 41B [Fizica Constructiilor]

1/10


2/10

1

Tulburarea afectiv de sezon (SAD),depresiairelaia lor cu lumina natural

Lumina afecteaz corpurile noastre n dou moduri.n primul rnd, lumina are un puternic impactasupra retinei ochilor notri i, prin sistemul nostru vizual, ne afecteaz metabolismul si sistemul endocrinsi hormonal.n al doilea rnd, interacioneaz cu pielea noastr printr-un mod de fotosintez i producevitamina D.

Cele mai multe funcii vitale ale organismului nostrusunt controlate de ctre hipotalamus, o zon acreierului mai jos de talamus (Figura 1). Hipotalamusul este responsabil pentru o serie de procesemetabolice i pentru unele activitati de factura vegetativ, precum energia i de echilibrul lichidului,cretereai maturizarea, circulaia, respiraia, echilibrul emoional, reproducerea,reglajulde cldur sauciclul circadian. El leag sistemul nervos de sistemul endocrin prin sintetizarea i secreia deneurohormoni dup necesitate; acetia, la rndul lor, controleazsecreia de hormoni din glanda pituitaranterioar.(Figura 2).

Activitatea noastr de zi cu zi i ritmuri le de somn sunt reglate de ctre un centru de control aflat nhipotalamus i supranumit nucleu suprachiasmatic (SCN), cunoscut i ca ceasul corpului. Ceasulcorpului trebuie s primeascsemnale pentru a putea spune cnd este timpul nchiderii i pregtiriipentru somn i cnd cel potrivit producerii de hormoni activi. n general, se impune o resetare zilnic aindicilor de timp externi. Acest proces este numit antrenare. Ciclul zi-noapte a unei zile solare de 24 de ore

este principalul semnal de mediu antrenant al ceasuluii a ritmurilor induse de acesta. Corpul nostrutrebuie s primeasc aceste indicii legate de cantitatatea potrivit de lumina la momentul si frecvenapotrivite. Atunci cnd acest lucru nuse ntmpl, ceasul intern este perturbat, i asemeneai multe dinfunciile corpului nostru.

Lumina i sistemul endocrin uman

1

1.1.

Fig.2 Glanda pineal i hipofiza din creier

Semnalul cel mai puternic este lumina strlucitoare, cum ar fi cea solar(Moore i Eichler, 1972;Stephan i Zucker, 1972; Inouyei Kawamura, 1979). Sistemul nervos central (SNC) indeplinete funciade cronometru(de tipul clepsidrei) sau de stimulator cardiac pentru ceasul nostru intern iritmul circadiani este direct influenat de intensitatea luminoas. Lumina natural servete drept catalizator pentrusecreia de hormoni a glandeipineale (Figura 2), anume serotonin i melatonin. Nivelul de melatonin

determin nivelurile de energie i activitate din corpurilenoastre. La ntuneric sau la un nivel sczut delumin, secreia de melatonin crete i apare somnolena. Lumina natural suprim producia demelatonin i favorizeaz o stare de spirit de alert,prin secreia de serotonin. Oamenii care triesc ilucreazn medii fr ferestre sau n locuri lipsite de lumin adecvat potfi expui riscului de a avea ceasullor intern tulburat continuu.

Fig.1 Partea de hipotalamus a creierului


3/10

1

Depresiasezonierntlnit adesea n rndul persoanelor care triesc la latitudini nordice i asociatde cele mai multe ori cuTulburarea Afectiv de Sezon (SAD) reprezintun efect cunoscut al luminii,asociat cu sistemul nostru endocrin. Termenul a fost folosite pentru prima dat de Dr. Norman E. Rosenthaln 1981 pentru a descrie depresia provocat de lipsa de lumin n timpul zilei. SAD este o tulburareemoional caracterizat prin modificri drastice ale dispoziiei, energieredus i depresie.

Potrivit lui Avery i colegilor si(2001), mai mult de 10% din populaia Finlandei i aproximativ 6% din

cea a StatelorUnite sufer de aceast tulburare de sezon. Cel mai mare frecven a SAD este ntlnit

ns n prile nordice ale Statelor Unite, ntre 45 i 50 latitudine nordic. Se tie faptul c nivelulmelatoninei n cei care se confrunt cu SAD este mai ridicatpe timpul zilei dect nivelul normal, astfel nctsuferinziincearc stri de somnolen, oboseal, precum i alte efecte induse de melatonin. Ei sunt deasemenea predispui la simptome aledeficitului de serotonin, cum ar fi strile emoionale negative iperformana slab.

Lumina natural i Tulburarea Afectiv de Sezon (SAD)

2

1.2.

Melatonina, aa-numita "boneta de noapte natural," acioneaznmod direct asupra SNC pentru ainfluena ritmurile circadiene (Weaver et al., 1993). Pe timpul nopii, melatonina este produs pentru a ajutaorganismului nostru la reglarea ciclurilor diurne de lumin-ntuneric. Melatonina este un importantantioxidant ipoate neutraliza anumii ageni (radicalihidroxil) ce afecteaz celulele iADN-ul, despre care

se crede c a fi ocauza ce contribuie la unele forme de cancere interne (Reiter, 1995).

Serotonina, un hormon descoperit n 1933, este neurotransmitorul identificat n multe afeciunipsihice, incluznd depresia, anorexia, bulimia, tulburarea obsesiv-compulsiv si anxietatea social.Serotonina este un regulator important de acestortulburri. Dac ar fi s comparm creierul cu un motorde main,serotonina ar putea fi considerat uleiul creierului. n timpul perioadelor lungi destres intens,serotonina este folosit la un nivel ridicat, depindu-irata de rennoire. Stresul prelungit scade nivelulserotoninein creier i aunci poate aprea depresiaindus de stres.Cu ct este mai puin serotoninadisponibil n creier, cu att mai severe sunt depresia i simptomele asociate. Se consider cfuncionarea cu nivel redus de serotoninare ca rezultat un tip de depresie caracterizat de simptomeprecum gndurile de sinucidere, sentimentele de tristee, de inutilitatei de vinovie.

Aciunile serotoninei i melatoninei n cadrul ritmurilornoastre circadiene funcioneaz n opoziie:

serotonina ne stimuleaz ntimpul zilei i melatonina ne inducesomnul pe timpul noapii. Cu toate acestea,ele ar trebui privite ca fiind complementare i la fel de eseniale pentru ritmurilenoastre circadiane. Tinerii iadulii de vrstmedie sntoi secret de obicei aproximativ 5-25 micrograme de melatonin n fiecarenoapte. Nivelurile de vrf sunt atinse la vrstele de 2-5 ani, dup care scad progresiv cu 10-15% n fiecaredeceniu (Figura 3) (Brown et al., 1979; Waldhauser et al., 1984; Zhdanova et al., 1998; Grivas i Savvidou,2007). Oamenii de stiinta speculeaza ca acest declin ar putea explica de ce tinerii au mai puine problemede somn dect persoanele n vrst.

Fig.3 Variaia secreieidemelatonin cu vrsta


4/10

1

3

Tabelul 1 arat numrul de ore de lumin natural la 40, 45 i 50 latitudine nordicpentru fiecarelun a anului, precum inumrul de ore de lumin natural n plus fa de cele 8 ore ale unei zile obinuitede lucru (de la ora 8 a.m.pn la 5 p.m., timp solar). Un lucrtor ar fi expus la o or de lumin naturalnmiezul zilei in lunile noiembrie, decembrie si ianuarie, iar pentru alte dou luni (octombrie si februarie)- la

aproximativ trei ore de lumina naturaln afara zileilucrtoare, presupunnd o pauz de o or la prnz.Este de remarcat faptul c orele de lumin natural prezentate n Tabelul 1 au fost calculate dendat ceunghiul de altitudine al Soarelui a depit valoarea zero, chiar dac cantitatea de lumin naturaldisponibil la nceputul i la sfritul fiecrei zilear fi putut fi total nesemnificativ. Prin urmare, din punct devedere practic, numrul total de ore de lumin natural din fiecarezi ar putea fi mai mic dect cel indicat ntabel.

Webb i Puig-Domingo (1995) descriu SAD ca fiind o depresie ce areloc n lunile de iarn i esteasociatcu insomnie, cretere n greutate i poft ridicat de carbohidrai.

Rosenthal i colegii (1984) auconstatat c mbuntirean depresia pacienilor lor "pare s fie legatde lumin mai degrab dect deinhibiia melatoninei, deoarece suprimarea melatonineiprin medicaie nua redus depresia.

Investigaii asuprarolului serotoninein depresie in tulburrile de dispoziie au loc demai binede 30de ani. Cercettorii Arthur J. Prange, JR, de la Universitatea din Carolina de Nord (Prange et al., 1974) iAlec Coppen de la Consiliul de Cercetri Medicale dinAnglia, mpreuncu colegii lorsunt creditaicumunca de pionierat n acest domeniu i au fost primii care au formulatceea ce este astzi cunoscut subnumele de 'ipoteza permisiv" n domeniul depresiei. Aceasta nseamn c epuizarea sinaptic aserotoninei cauzeaz deprimarea prinpermiterea niveluluihormonului neurotransmitornoradrenalins scad. Secreia lent de serotonin poate de asemenea fi luatn considerare i pentru tulburarileemoionale, ale poftei de mncare, ale libidouluii ale somnului, asociate cu depresia.

Deoarece intensitatealuminoaseste un catalizator pentru serotonin, exist motive s credem cdeficitul de lumin natural ar putea provoca astfel de tulburri. Cercetrileaustabilit o corelaie directntregradul de vulnerabilitate la SADi expunerea la lumina natural. Este bine cunoscut faptul c un nivelmai ridicat de melatonin cauzat de mai puine ore de lumin natural contribuie la aceast tulburare.

Pacienii cu SAD au remarcat c depresia lor se agraveaz ori de cte ori cerul este ntunecat, indiferent demomentul anului, i / sau iluminarea interioar este sczut (Nayyar i Cochrane, 1996). Suferinzii de SADcare triesc n latitudinile nordice au semnalat faptul c depresia lor de iarn devine mai sever cu cttriesc mai departe nnord (Lam et al., 2001). Lucrul ntr-un mediu fr ferestre sau n spaii care suntlipsite de lumin natural adecvat pot induce SAD. Prin urmare, pentru ca ceasul nostru intern safuncioneze corespunztor, trebuie meninut un echilibrustrns ntre serotonin i melatonin.

Tabelul 1 Date compilate indicnd numrul orelor de lumin natural pe zi (DH), pe data de 21 a fiecrei luni inumrul orelor de lumin natural pe zi, in afara programului de lucru de8 ore (8 a.m. - 5 p.m.), cu o or pauzde maslaprnz


5/10


6/10

1

Stresuli anxietatean legatur cu lumina natural

5

1.4.

Cortizolul, cunoscut de asemenea i ca "hormonul stresului", este un hormon corticosteroid produs decortexul suprarenal. Acesta urmeaz unmodel diurn cu valori ridicate n timpul zilei i sczutepe timp denoapte (Hollwich, 1979; Scheer i Buijs, 1999). De asemenea, prezint o variaie sezonier, cu mai mulihormoni de stresprodui n var dect n iarn (Erikson i Kuller, 1983; Kuller i Lindsten, 1992).

Nivelurile anormal de ridicate de cortizol cresc tensiunea arteriali nivelulde zahr din snge, potcauza infertilitate la femeii deprim sistemul imunitar. La niveluri normale, cortizolul este implicat nmetabolizarea glucozei propriu-zise, n reglajul tensiunii sangvine, n eliberarea de insulin pentruntreinereazahruluidin snge, precum infuncionarea sntoas a sistemului imunitar. Valorile preamari sau prea mici de cortizol au fost implicate n numeroase boli, de la depresie, cancer i SIDA, la boalaAlzheimer (Sapse, 1997). Corpul nostru are nevoie decortizol, dar numai n cantitatea potrivit.

Trezirea este un stimulent puternic pentru secretiade cortizol i ea este influenat de lumin (Scheer

i Buijs, 1999; Leproult et al., 2001). In cazul personalului ce lucreaz la birou in apropierea unor ferestres-au constatat niveluri mai ridicate ale cortizolului de diminean timpul verii, dect n timpul iernii, deoarecelumina zilei suprim producia de melatonin i stimuleazsecreia de cortizol, fcndu-ipe oameni s sesimt mai aleri i mai activi, potrivit unui studiu realizat de Erikson i Kuller (1983). Intensitile luminiinaturale ntlnite dimineaa producniveluri optime de serotoninpentru a genera o stare de vigilenridicat, dar nu stres. Observarea timp de un an a copiilorde coal de ctre Kuller i Lindsten (1992) aindicat c valorile ridicate ale cortizolului n timpul iernii sunt corelate cu ratele sczute de absen dincauza bolilor. Mai mult dect att, valorile ridicate ale cortizolului dediminea au fost asociate cu oinclinaie spre sociabilitate i vigilen. Aceste constatri explic de ce studenii cu expunericorespunztoare lalumina zilei au performane mai ridicatedect cei cu expunere mai puine.

n mod evident, lumina particip la producia de cortizol, serotonin i melatonin, trei hormoni

importani care afecteaz ceasul nostru intern i strile de spirit, printre multe alteefecte. Este important

meninerea acestor hormoni ntr-un bunechilibru. Nivelurile sczute de serotonin (hormonul lumineizilei), mpreun cu un nivel sczut de noradrenalin cauzeaz depresia. Secreia lent de serotoninpoate fi de asemenea o cauz i pentru tulburarile emotionale, ale poftei de mncare, libidoului isomnului, asociate depresiei. Terapia cu lumin, fie ea artificial sau natural, s-a dovedit a fi unantidepresiv eficient, dar numai atunci cnd lumina este destul de puternic. Exist o relaie proporionalntre intensitatea luminii i eficiena terapiei: 10 000 lux a lucrat de trei ori mai repede dect 2500 lux natenuarea depresiei de iarn. Cercettorii speculeaz acumc, prin utilizarea luminii ca agent terapeutic,80% dinsuferinzii de SAD pot fi vindecai. Studiile, dup cum am mai amintit, au artat de asemenea ceficacitatea tratamentului cu lumin depinde nu numai de intensitatea luminoas, ci i de durata deexpunere i calitatea spectral a acesteia. Se poate concluziona c datorit numeroaselorsale atributepozitive, lumina natural esteunul dintre cei mai buni ageni antidepresivi disponibili, mai eficient dectlumina electric. Este aproape imposibil deiluminat o cldire cu lumin de 2500 de lux pe nivel sau chiar 10000 de lux, care s combat depresia. O astfel de iluminare, ins, poate fi realizat cu lumin natural. ntr-

o zi nsorit, iluminarea de afarpoate atinge 100 000 lux, iar intr-o zi innorata poate ajunge la 20 000 lux.Ce este interesant de subliniat pentru arhiteci este c nepetrecem majoritatea timpului dinvia n interior,din cauza condiiilor meteorologice i a necesitilorde munc. Este, prin urmare, cu att maiimportantpentru arhiteci sproiecteze cldiri care ofer niveluri de iluminare terapeutice, de preferincu luminnatural. Cldirile ar trebui s fie concepute nu doar ca locuri pentru adpost i pentru gzduireaactivitilor necesare, ci totodatca locuri pentru vindecare.

Soluiile de iluminare naturala tradiionale,bazndu-se

doar pe ferestre n perei - soluie adoptat astzi de ctreconstructorii celor mai multe cladiri multietajate - suntfoarte limitate cnd vine vorba de atenuarea SAD.Nivelurile ridicate de lumin natural pe careoamenii lenecesit sunt limitate la zona periferic, care n mod normalnu depete o dat i jumtate nlimea ferestrei.Nivelurile de lumin naturalscad repede pe msurceomul se ndeprteaz de la fereastr. Alte soluii maiinovatoare sunt necesare pentru a aduce niveluri mairidicate de lumin natural sprezonelecentrale ale cldiriii ctre zonele n care majoritatea lucrtorilor se afln ceamai mare parte a zilei. Nivelurile de lumin pot scdea cu


7/10

1

6

50% sau mai multprin simpla deplasare pe o mic distan de la fereastr. Desigur, este posibil s secompleteze nivelurile ridicate de lumin necesare pentru a combate SAD prin utilizarea luminii electrice,dar cu preocupri cu privire la epuizarea combustibililor fosili i a nclzirii globale;dar aceast soluie s-arputea dovedi prea costisitoare. Prin urmare, devine responsabilitatea arhitecilor sproiecteze cldiri n

care lumina zilei s fiedin belug n ntreg spaiulinterior, nu doar la periferie.Aceste niveluri ridicate delumin ar trebui s cad pe ochii ocupantului, primul receptor n procesul de terapie cu lumin.Arhiteciiartrebui s se preocupe de structurile de mobilier care ncurajeaz ocupanii cldirii s se orienteze cufaaspre ferestre,n loc de ziduri, pentru a maximiza eficacitatea tratamentului cu lumin.

Lipsa ferestrelor la locul de munc contribuie la stres (Heerwagen et al., 1995). Un studiu recentTurkish (Alimoglu i Donmez, 2005)a investigat dac lipsa luminii naturale n locul de lucru poate fi un motival epuizrii la munc aasistentelor medicale care, ca grup, prezint n general un risc crescutpentru stressi epuizare. Dintr-un eantion de 141 de asistente medicale de sex feminin dintr-un spital turc, 46,8% au

raportat c au fost expuse la mai putin de 3 ore de lumin naturaln timpul unei zile tipice de lucru.

Utiliznd Maslach Burnout Inventory (Maslach i Jackson, 1996) i Work Related Strain Inventory (Revickiet al., 1991) pentru a msura nivelul de epuizare i stres, studiul a constatat c lumina zilei are o legturstatistic indirectcu epuizarea. Un minim de 3 ore de expunere la lumina de zi pare a reduce stresul iepuizarea; cu toate acestea, studiul nu a precizat i n ce msur. Roseman i Booker (1995) auconstatatc erorile medicale printre asistente sunt mai probabile n miezul iernii, dect n perioada de toamn sau devar. Ei au raportat o relaie strns ntre ntunericul n afari ratade erori medicale; cu toate acestea, armas neclar dac cauzele unor astfel de erori sunt psihologice ori sunt legate de stres i epuizare.


8/10

2

Calitatea spectral a luminii si ntatea

Compoziia spectral a luminii se refer la ct de mult din fiecare lungime de und din spectrul vizibil,care variaz de la 380 nm la 770 nm, emite o anumit sursluminoas. Figurile 5 i 6 ofer o comparaientre compoziia spectral a unei surse standard fluorescente de luminalb, rece icea a luminiinaturale. Calitatea spectral este un termen complex, caren principal se refer la ct decaldsau recepare a fi o lumin (temperatura colorat corelat a luminii, TCC) i trecerea de culoare (indexul de randareal culorii, IRC) pe care o poate provoca. Scara TCC este o scar definitoare a culoarii, dezvoltat deWilliam Kelvin la sfritul anilor 1800. Aceasta indic nuana specifica unei sursede lumin. IRCsebazeaz pe o scar de la 0 la100, care reprezint ct de apoape descrie sau reflect o surs de luminculoarea real a unui obiect. Ca regul general, cu ct CRI este mai mare, cu att mai precis va apreaculoarea unui obiect. Deoarece lumina zilei este dinamic, proprietile sale de culoarese modific. Deexemplu, o zi innorat ar avea un TCC variind ntre 8000 i 10 000 K, n timp ce un cer senin de nord laprnz ar avea un TCC variindntre 5000 i 5500 K. Din punct de vedere al compoziiei sale spectrale,

lumina zilei conine 4,6%radiaiiUV, 46,4% lumin vizibil i 49% radiaii infraroii.

7

Beneficiile luminii naturalen ceea ce privete calitile sale spectrale pot fi cel mai bine demonstrateprin rezultatele cercetrilor nudoar asupra luminii de zi, ci pe ntreg spectrul surselor de iluminat carencearc s imite calitile spectrale ale luminii naturale. Separe c exist o relaie ntre calitatea spectrala luminii i transformarea vitaminei D n piele. Bunker i Harris (1937) austabilit c o lungime de und de297 nm este cea mai eficientn tratarea rahitismului. Knudsen i Benford (1938) au constatat c 280 nmeste ceamai eficace n tratarea rahitismului i clungimile de und de 265, 289, 302i 312 nmau, deasemenea, efecte anti-rahitism. Lungimile de und mai mare de 312 nmnu au nsnici un efect n acestsens.

Cercetatorii Ageniei pentru Protecia Mediuluidin Statele Unite (EPA) au investigat efectele mutagene

relative (capabile sprovoace mutaii) ale luminii solare, luminii fluorescente i luminii tipice glbui deveioz asupra ADN-ului de Salmonella typhimurium, o bacterie de laborator adesea folosit pentruinvestigaii preliminaren cercetarea biomedical (De Marini et al., 1995). n acest experiment,cercettoriiau expus patru tulpini dinaceast bacterie la lumin solar, lumin alb rece fluorescent i luminii glbuide veioz pentru acelai intervalde timp. Expunerea radiant total primit de ctre fiecare set de culturi afost raportat ca suma expunerilor individuale la raze UV-A (315-400 nm), UV-B (280-315 nm), UV-C (250-280 nm) i restul spectrului vizibil (400-800 nm). n fiecare caz, culturile expuse la soare au primit cea maimare cantitatede radiaie; cu toate acestea, valoarea relativ a expunerii la UV-A i UV-B a variat n funciede tipul de lumin. Lumina glbuie a avut un raport constant de2:1ntre UV-A iUV-B, lumina fluorescentalb recea avut un raport de 10:1, iar lumina solar, de 50:1.

n comparaie cu un grup de control iradiat, toate tulpinile expuse au suferit transformri ale

informaiilor genetice (ADN). Lumina glbuie, care conine 80% lumin UV, a ncurajat mai multe mutaiidect lumina solar sau lumina alb fluorescent, care nu coninemai mult de 10% lumin UV. Acestexperiment arat c capacitatea de a provoca mutaii (efecte mutagene) este puternic dependent att devaloarea total a radiaiilor UV coninute n spectrul de lumin, ct i de valoarea relativ a UV-B

Fig.5 Distribuia spectral a unei lmpi fluorescentestandard cu lumin alb rece

Fig.6 Compoziia spectral a luminii naturale


9/10

1

8

comparativ cu UV-A n cadrul spectruluide frecvene. Aceste rezultate, dei nu concludente, indic faptulc natura spectrului luminii solare este ceea ce o face un accesoriu unic pentru sntatea uman.Majoritatea surselor electrice de lumin nu reproduc spectrul luminii soarelui. Mai mult, compoziiaspectral a luminii solare se modificn funcie de momentul zilei i de sezon. Acest ciclu in permanent

schimbare ar putea fi motivul central pentru ritmurile circadiane umane, presupunnd c reaciile chimicece determin sau inhib vigilena sunt iniiate de nivelurile de UV coninute n lumina zilei.


10/10

B i b l i o g r a f i e

Boubekri, Mohamed, Daylighting, architecture and health : building design strategies, ArchitecturalPress, 2008

Phillips,Derek,Daylighting: natural light in architecture, Architectural Press, 2004

The Lit Environment, Architectural Press, 2002

Anastasiu Anda 41B [Fizica Constructiilor]

Documents

Transcript of Anastasiu Anda 41B [Fizica Constructiilor]