Nhiều người trong chúng ta có thói quen cầm điện thoại lướt mạng xã hội, đọc tin tức hoặc xem video giải trí trên giường trước khi chợp mắt. Tuy nhiên, hành động tưởng chừng vô hại này lại thường kết thúc bằng cảm giác tỉnh táo bất thường, khó đi vào giấc ngủ và mệt mỏi vào sáng hôm sau. Vì sao ánh sáng phát ra từ màn hình các thiết bị điện tử quen thuộc lại có thể can thiệp sâu vào chu kỳ nghỉ ngơi tự nhiên của cơ thể?

Câu trả lời nằm ở tác động của ánh sáng xanh bước sóng ngắn lên nhịp sinh học nội sinh, cụ thể là việc ức chế quá trình sản xuất hormone melatonin [1]. Khi đôi mắt tiếp xúc với nguồn sáng này vào buổi tối, não bộ nhận được tín hiệu đánh lừa rằng trời vẫn còn sáng, từ đó trì hoãn cơn buồn ngủ và làm gián đoạn toàn bộ tiến trình phục hồi ban đêm [1].

Ánh sáng xanh đánh lừa bộ não con người như thế nào?

Cơ chế sinh học truyền tín hiệu ánh sáng đến hệ thống điều hòa nhịp sinh học từng là một ẩn số lớn trong nhiều thập kỷ [1]. Trước đây, giới khoa học tin rằng con người chỉ cảm nhận ánh sáng thông qua các tế bào que và tế bào nón – hai thụ thể thị giác phụ trách khả năng nhìn hình ảnh và màu sắc [1]. Tuy nhiên, vào năm 2002, một nghiên cứu đột phá đã chỉ ra sự tồn tại của loại thụ thể thứ ba: các tế bào hạch võng mạc nhạy sáng nội tại (ipRGCs) [1].

Tế bào ipRGCs chỉ chiếm chưa đầy 1% tổng số tế bào hạch ở võng mạc mắt, nhưng chúng đóng vai trò tối quan trọng đối với hệ thống đồng hồ sinh học [1]. Chúng phân bố trải rộng khắp bề mặt võng mạc để tạo thành một mạng lưới máy dò ánh sáng chuyên trách [1]. Khác với tế bào que và tế bào nón, ipRGCs chứa một sắc tố quang học đặc biệt mang tên melanopsin [1]. Sắc tố này có độ nhạy cảm cao nhất với ánh sáng xanh có bước sóng cực đại khoảng 480 nanomet [1].

Khi ánh sáng xanh từ màn hình đi vào mắt, melanopsin trong tế bào ipRGCs sẽ bị kích hoạt mạnh mẽ [1]. Các tế bào này lập tức phát tín hiệu thần kinh trực tiếp đến nhân trên chéo (SCN) nằm ở vùng dưới đồi của não bộ [1], [2]. Nhân trên chéo đóng vai trò như chiếc đồng hồ chủ điều khiển toàn bộ nhịp sinh học trong cơ thể [2]. Từ nhân trên chéo, tín hiệu cảnh báo tiếp tục truyền qua hệ thần kinh giao cảm đến tuyến tùng – nơi chịu trách nhiệm tổng hợp và bài tiết melatonin vào máu [2].

Melatonin là hormone giúp củng cố áp lực buồn ngủ tự nhiên và ức chế xu hướng duy trì trạng thái tỉnh táo [3]. Dưới tác động kích thích liên tục của ánh sáng xanh, tuyến tùng bị ức chế gần như hoàn toàn việc tiết hormone này [2]. Kết quả là nồng độ melatonin trong máu tụt giảm hoặc không thể tăng lên theo đúng quỹ đạo buổi tối, khiến cơ thể mất đi tín hiệu tự nhiên để chuyển sang trạng thái ngủ [1], [3].

Sự gián đoạn melatonin còn ảnh hưởng trực tiếp đến cơ chế điều hòa thân nhiệt ban đêm [3]. Ở trạng thái sinh lý bình thường, lượng melatonin tăng lên vào buổi tối sẽ kích hoạt quá trình giãn mạch ngoại vi, khiến nhiệt độ da ở bàn tay, bàn chân ấm lên để giải phóng nhiệt ra môi trường, từ đó hạ thân nhiệt vùng lõi [3]. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa phần xa và phần gần cơ thể này liên quan mật thiết đến cảm giác buồn ngủ và thời gian chìm vào giấc ngủ [3]. Khi ánh sáng xanh ức chế melatonin, chuỗi phản ứng hạ nhiệt độ lõi bị gián đoạn, làm suy giảm cảm giác buồn ngủ tự nhiên [3].

Các thử nghiệm lâm sàng ghi nhận tác động ra sao?

Để làm sáng tỏ ảnh hưởng thực tế từ màn hình thiết bị lên cơ thể người, nhiều nghiên cứu thực nghiệm có kiểm soát đã được tiến hành với các phép đo cụ thể.

Một nghiên cứu năm 2013 đã tiến hành thử nghiệm trên 5 người tham gia trong 3 điều kiện tiếp xúc ánh sáng từ màn hình máy tính có đèn nền LED khác nhau trong 30 phút, từ 20 giờ đến 20 giờ 30 tối [2]. Các nhà khoa học đã lấy mẫu nước bọt trước và sau thử nghiệm để đo lường lượng melatonin [2]. Kết quả cho thấy ánh sáng xanh bước sóng khoảng 470 nanomet từ màn hình máy tính ức chế sản xuất melatonin lên tới 91%, cao hơn rõ rệt so với mức 78% của ánh sáng đỏ bước sóng 650 nanomet và mức 44% trong điều kiện không có ánh sáng [2].

Trong nghiên cứu công bố năm 2011, các nhà khoa học đã đo lường mức độ ức chế melatonin phụ thuộc liều lượng trên 8 người khỏe mạnh có độ tuổi trung bình 23,9 tuổi [4]. Những người tham gia được cho tiếp xúc với ánh sáng xanh từ đèn LED có bước sóng đỉnh 469 nanomet trong khung giờ từ 2 giờ đến 3 giờ 30 sáng với đồng tử phản xạ tự nhiên [4]. Phân tích mẫu máu trước và sau can thiệp cho thấy cường độ ánh sáng xanh đơn sắc dải hẹp tăng dần gây ra ức chế melatonin trong huyết tương ngày càng mạnh mẽ [4]. Đồ thị phản ứng đạt độ tương thích cao với đường cong sigmoidal (R2 = 0.99) và nồng độ hiệu dụng trung bình ED50 là 14,19 microwatt trên mỗi centimet vuông [4]. Phân tích cũng chỉ ra rằng ánh sáng xanh LED dải hẹp có khả năng ức chế melatonin mạnh hơn nguồn sáng huỳnh quang trắng dải rộng 4.000 Kelvin [4].

Nghiên cứu sơ bộ năm 2021 tiếp tục ghi nhận rằng việc tiếp xúc với ánh sáng có bước sóng 460 nanomet trong 2 giờ vào khung giờ muộn từ 21 giờ 30 đến 23 giờ 30 tối gây ức chế tiết melatonin vượt trội so với ánh sáng bước sóng 540 nanomet hoặc bóng tối [3]. Khi người tham gia tiếp xúc với màn hình LED suốt 5 giờ trước giờ ngủ, nồng độ melatonin ban đầu bị ức chế nghiêm trọng và thời điểm tiết hormone này bị trì hoãn đáng kể [3]. Đáng chú ý, việc đeo kính chặn ánh sáng xanh khi ngồi trước màn hình LED đã làm giảm bớt mức độ ức chế melatonin này [3].

Nghiên cứu năm 2018 trên 43 sinh viên khỏe mạnh đã khảo sát thời gian trễ giấc ngủ khi sử dụng điện thoại thông minh trên giường lúc 23 giờ trong 60 phút để xem cùng một bộ phim tài liệu [5]. Khi không dùng màng lọc, thời gian trễ để vào giấc ngủ trung bình là 20,84 phút [5]. Khi sử dụng tấm lọc ánh sáng xanh, thời gian trễ tăng lên 26,33 phút [5]. Trái lại, khi sử dụng màng lọc màu hổ phách để chặn ánh sáng xanh bước sóng ngắn, thời gian trễ giấc ngủ giảm xuống rõ rệt còn 15,26 phút [5].

Tổng hợp các nghiên cứu năm 2020 cũng chỉ ra rằng việc đọc sách điện tử phát sáng (LE-eBook) với mức sáng khoảng 31 lux và bước sóng cực đại khoảng 452 nanomet trong 4 giờ trước giờ ngủ làm giảm đáng kể cảm giác buồn ngủ chủ quan và giảm hoạt động sóng delta/theta trên điện não đồ so với việc đọc sách in phản xạ ánh sáng trắng [6]. Tác động ức chế melatonin từ máy tính bảng cũng được ghi nhận trở nên có ý nghĩa thống kê rõ rệt sau 2 giờ tiếp xúc liên tục [6].

Lợi ích nhận diện và giới hạn của bằng chứng khoa học

Việc làm rõ tác động của ánh sáng xanh đã giúp con người hiểu được nguyên nhân sâu xa của tình trạng khó ngủ thời hiện đại, từ đó chủ động điều chỉnh hành vi sinh hoạt hàng ngày [1]. Ánh sáng xanh ban ngày đóng vai trò là yếu tố đồng bộ hóa nhịp sinh học mạnh mẽ nhất, giúp tăng cường tỉnh táo và nâng cao hiệu suất làm việc [7]. Sự hiểu biết này mở ra hướng ứng dụng ánh sáng nhân tạo khoa học hơn trong môi trường sống và không gian làm việc [7].

Dù vậy, các bằng chứng khoa học hiện tại vẫn có những giới hạn nhất định. Nhiều nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm được tiến hành trên cỡ mẫu nhỏ, chẳng hạn như nhóm 5 người hay 8 người [2], [4]. Khung giờ thử nghiệm trong một số nghiên cứu diễn ra lúc nửa đêm hoặc rạng sáng, vốn là điều kiện kiểm soát nghiêm ngặt nhằm xác định ngưỡng sinh lý chứ không hoàn toàn tương đồng với thói quen sinh hoạt tại gia đình [4].

Ngoài ra, mức độ nhạy cảm của mỗi cá nhân với ánh sáng xanh cũng có sự dao động tùy thuộc vào độ tuổi và tiền sử tiếp xúc ánh sáng ban ngày [8], [7]. Các ứng dụng phần mềm chuyển đổi màu sắc màn hình trên điện thoại cũng chưa cho thấy hiệu quả đồng nhất trên mọi khía cạnh chất lượng giấc ngủ khi đánh giá trong môi trường đời thực [8].

Những hiểu lầm thường gặp về ánh sáng màn hình

Nhiều người lầm tưởng rằng chỉ cần bật chế độ ban đêm (Night Shift hoặc bộ lọc màu vàng) trên điện thoại là có thể yên tâm sử dụng thoải mái trước khi ngủ mà không lo hại mắt hay mất ngủ. Nghiên cứu quan sát năm 2024 khảo sát người dùng điện thoại thông minh cho thấy ứng dụng lọc ánh sáng xanh không đem lại cải thiện có ý nghĩa thống kê trên toàn bộ các chỉ số chất lượng giấc ngủ thông qua bảng câu hỏi PSQI (p = 0,925) [8]. Mặc dù các loại kính lọc vật lý có thể ngăn chặn hiệu quả ánh sáng xanh đi vào mắt, hiệu quả bảo vệ giấc ngủ của các ứng dụng phần mềm trên thiết bị vẫn còn gây nhiều tranh cãi [8].

Một hiểu lầm khác là chỉ có ánh sáng rực rỡ cường độ cao mới đủ sức làm mất ngủ. Thực tế, trong điều kiện kiểm soát cẩn thận, chỉ cần tiếp xúc với lượng ánh sáng xanh đơn sắc cực yếu dưới 1 lux ở bước sóng 440-460 nanomet cũng đã đủ để làm giảm đáng kể lượng melatonin ban đêm [1]. Mức độ ánh sáng khoảng 100 lux đã có thể kích hoạt tới 50% phản ứng sinh học tối đa của hệ thống nhịp sinh học, gây chậm trễ chu kỳ ngủ và khiến cơ thể khó thức dậy vào buổi sáng [1]. Ngay cả ánh sáng phòng khách thông thường dưới 200 lux trước giờ ngủ cũng đủ sức rút ngắn thời gian sản xuất melatonin so với ánh sáng mờ [7].

Nhiều người cũng cho rằng chỉ cần màn hình cách xa mắt một chút là cơ thể không bị ảnh hưởng. Tuy nhiên, các tế bào ipRGCs phân bố rải rác trên toàn bộ võng mạc nhằm thu nhận thông tin ánh sáng môi trường đa hướng, nên chỉ cần mắt mở và tiếp nhận bức xạ photon từ màn hình là tín hiệu kích thích não bộ đã được hình thành [1].

Những ai cần đặc biệt thận trọng với màn hình ban đêm?

Nhóm người thường xuyên bị mất ngủ, khó đi vào giấc ngủ hoặc có chu kỳ ngủ chậm trễ cần hạn chế tối đa việc tiếp xúc với màn hình điện tử vào buổi tối [1]. Sự nhạy cảm của hệ thống thụ thể melanopsin trước ánh sáng bước sóng ngắn sẽ khiến tình trạng trằn trọc thêm trầm trọng [1], [5].

Thanh thiếu niên và học sinh, sinh viên là đối tượng dễ tổn thương do thói quen sử dụng điện thoại trên giường ngủ [5]. Việc tiếp xúc 60 phút trước khi ngủ đã được chứng minh làm kéo dài thời gian chờ giấc ngủ đáng kể nếu không có biện pháp ngăn chặn ánh sáng bước sóng ngắn [5].

Người làm việc ca kíp ban đêm hoặc nhân viên văn phòng phải làm thêm giờ trên máy tính có đèn nền LED cũng phải đối mặt với nguy cơ rối loạn nhịp sinh học thường trực [2], [4]. Việc duy trì mức ức chế melatonin cao kéo dài vào buổi tối không chỉ gây khó ngủ mà còn gây suy giảm hiệu suất và sự tỉnh táo vào ngày hôm sau [1], [4].

Gợi ý giải pháp bảo vệ giấc ngủ lành mạnh

Để giảm thiểu tác động tiêu cực của ánh sáng xanh từ các thiết bị thông minh, việc hình thành thói quen vệ sinh giấc ngủ đúng cách là điều cần thiết:

  • Ngừng sử dụng các thiết bị phát sáng như điện thoại, máy tính bảng, máy tính xách tay ít nhất 1 đến 2 giờ trước khi lên giường, bởi vì tác động ức chế melatonin của màn hình thể hiện rõ rệt sau 1 đến 2 giờ tiếp xúc liên tục [3], [6].
  • Giảm độ sáng của đèn chiếu sáng trong nhà và màn hình xuống mức thấp nhất có thể vào buổi tối [1], [7]. Hạn chế sử dụng đèn huỳnh quang ánh sáng trắng lạnh hoặc bóng đèn huỳnh quang compact nhiệt độ màu 6.500 Kelvin vốn chứa lượng ánh sáng xanh lớn [7].
  • Ưu tiên đọc sách in truyền thống dưới ánh đèn vàng mờ thay vì sử dụng màn hình điện tử tự phát sáng vào ban đêm [6].
  • Trong trường hợp bắt buộc phải làm việc với máy tính vào buổi tối, việc sử dụng kính chặn ánh sáng xanh quang học có thể hỗ trợ làm giảm bớt mức độ ức chế tiết hormone melatonin của cơ thể [3], [8].

Ánh sáng xanh từ màn hình công nghệ là công cụ đắc lực hỗ trợ sự tỉnh táo vào ban ngày nhưng lại trở thành yếu tố gây hại cho giấc ngủ khi xuất hiện vào buổi tối [1], [7]. Việc kiểm soát thời gian sử dụng thiết bị và chủ động bảo vệ nhịp sinh học tự nhiên là chìa khóa đơn giản giúp bạn tìm lại giấc ngủ sâu và chất lượng mỗi đêm. Khi tình trạng mất ngủ kéo dài kèm theo các dấu hiệu suy nhược cơ thể, người bệnh nên chủ động tham khảo ý kiến của bác sĩ chuyên khoa để được chẩn đoán và hướng dẫn điều trị phù hợp.