Nhiều người có thói quen lướt điện thoại hoặc ngồi trước màn hình máy tính làm việc đến tận khuya, sau đó trằn trọc mãi không ngủ được. Một số người nghĩ chỉ cần mệt là mắt tự nhắm lại, ánh sáng màn hình không ảnh hưởng đáng kể. Tuy nhiên, tình trạng khó vào giấc này thực chất bắt nguồn từ các phản ứng sinh học chuẩn xác trong cơ thể.

Ánh sáng phát ra từ màn hình máy tính ban đêm trực tiếp ức chế quá trình tiết hormone melatonin và làm đảo lộn nhịp đồng hồ sinh học bên trong [1]. Tiếp xúc với loại ánh sáng này khiến não bộ nhận tín hiệu sai lệch rằng trời vẫn còn sáng, từ đó thúc đẩy trạng thái tỉnh táo giả tạo và phá vỡ chu kỳ thức - ngủ tự nhiên [1], [2].

Cơ chế tác động của ánh sáng xanh qua thụ thể võng mạc

Trước đây, giới khoa học từng giả định rằng cơ thể chỉ bị ức chế tiết hormone ngủ khi tiếp xúc với nguồn sáng cực mạnh, ít nhất từ 2500 lux trở lên [1]. Quan niệm này đã hoàn toàn thay đổi sau khi các nhà nghiên cứu phát hiện ra một thụ thể ánh sáng đặc biệt trên mắt vào năm 2002 [1]. Đó là tế bào hạch võng mạc nhạy cảm ánh sáng nội tại (ipRGCs), một nhóm tế bào khác biệt hoàn toàn về giải phẫu và chức năng so với tế bào que và tế bào nón dùng cho thị giác thông thường [1].

Dù tế bào ipRGCs chỉ chiếm dưới 1% tổng số tế bào hạch tại võng mạc, chúng lại phân bố rải rác khắp bề mặt mắt để tạo thành mạng lưới cảm nhận quang học quan trọng [1]. Các tế bào này chứa sắc tố quang học melanopsin, có độ nhạy cảm tối đa với ánh sáng xanh ở bước sóng khoảng 480 nm [1]. Dù tế bào que và nón có tham gia hỗ trợ, melanopsin mới chính là thụ thể chính tiếp nhận thông tin ánh sáng rồi truyền thẳng về các vùng não bộ điều hòa nhịp sinh học và mức độ tỉnh táo [1].

Màn hình các thiết bị điện tử hiện đại như máy tính, điện thoại di động và máy tính bảng phát ra phổ ánh sáng giàu bước sóng ngắn, tập trung quanh mốc 450 nm [3]. Khi mắt người tiếp xúc với nguồn sáng này vào ban đêm, melanopsin bị kích thích mạnh mẽ, phát tín hiệu ngăn chặn tuyến tùng giải phóng melatonin [1], [3].

Nghiên cứu chỉ ra ngưỡng ánh sáng cực nhỏ làm đảo lộn đồng hồ sinh học

Các nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm đã đo lường chính xác tác động của ánh sáng lên nồng độ hormone ngủ. Tiếp xúc võng mạc với ánh sáng đơn sắc bước sóng 440-460 nm (ánh sáng xanh) ở cường độ cực thấp, chỉ 1 lux hoặc thậm chí dưới 1 lux, cũng đủ làm giảm đáng kể nồng độ melatonin ban đêm [1]. Đối với ánh sáng huỳnh quang phổ rộng, cường độ dưới 100 lux đã có thể kích hoạt hiện tượng sụt giảm hormone này [1].

Mức phơi nhiễm ánh sáng khoảng 100 lux tạo ra khoảng 50% phản ứng tối đa của hệ thống điều hòa sinh học [1]. Điều này giải thích vì sao nguồn sáng thông thường trong sinh hoạt gia đình vào buổi tối như đèn ngủ, tivi, màn hình máy tính hay máy tính bảng đều có thể làm trì hoãn nhịp sinh học và gây ức chế sản sinh melatonin [1].

Một nghiên cứu tổng quan công bố năm 2019 cho thấy việc tiếp xúc 1 giờ với ánh sáng đa sắc cường độ 1000 lux vào ban đêm đủ để hạ nồng độ melatonin xuống mức trung bình của ban ngày [2]. Ánh sáng tác động lên hệ thống sinh học theo cơ chế phụ thuộc vào cường độ và bước sóng, đồng thời các nghiên cứu chỉ ra rằng tác động lên nhịp sinh học có xu hướng bão hòa ở các mức chiếu sáng cao [4], [2].

Giảm sóng não gây ngủ và kích thích sự tỉnh táo bất thường

Không chỉ ngăn chặn tiết hormone, ánh sáng xanh từ màn hình còn trực tiếp can thiệp vào hoạt động điện não. Khảo sát điện não đồ (EEG) chứng minh ánh sáng làm biến đổi các dải sóng alpha, theta và hoạt động tần số thấp - những chỉ số liên quan trực tiếp đến cảm giác buồn ngủ [2].

Ánh sáng bước sóng xanh cho thấy khả năng vượt trội so với các bước sóng khác trong việc kích hoạt vùng vỏ não trán trái và vỏ não đỉnh khi thực hiện các bài kiểm tra trí nhớ làm việc [2]. Dưới ánh sáng xanh, người tham gia thử nghiệm có thời gian phản xạ thính giác nhanh hơn và ít bị mất tập trung hơn so với khi ở dưới ánh sáng xanh lá cây [2]. Đáng chú ý, bước sóng xanh ức chế sóng não delta (dải sóng liên quan đến giấc ngủ sâu) tốt hơn và thúc đẩy mạnh mẽ sóng alpha (dải sóng liên quan đến sự tỉnh táo) [2].

Cơ chế này khiến người dùng máy tính cảm thấy tinh thần tỉnh táo tức thì, giảm hẳn cảm giác lơ mơ buồn ngủ dù cơ thể thực tế đã kiệt sức sau một ngày dài [1], [2]. Ánh sáng được cho là tạo ra các tác động không qua nhịp sinh học lên sự tỉnh táo bằng cách can thiệp trực tiếp vào nhân tiền thị thất bên (vùng não thúc đẩy giấc ngủ) và các vùng não thúc đẩy thức tỉnh [2].

Hệ lụy đối với giấc ngủ: Mất ngủ, ngủ muộn và rút ngắn giấc ngủ REM

Hệ thống nhịp sinh học của con người sử dụng ánh sáng qua mắt như một tín hiệu thời gian quan trọng nhất để đồng bộ hóa các chu kỳ sinh học bên trong [4]. Khi nghiên cứu trên những người khiếm thị, người còn khả năng nhận biết ánh sáng qua mắt vẫn duy trì được nhịp sinh học bình thường, trong khi những người mất hoàn toàn nhận thức ánh sáng hoặc đã phẫu thuật cắt bỏ hai nhãn cầu đều biểu hiện tình trạng rối loạn nhịp melatonin và cortisol chạy tự do [4]. Ngược lại, việc chiếu sáng ngoài mắt (không qua võng mạc) hoàn toàn thất bại trong việc ức chế melatonin ban đêm [4].

Chính vì mắt tiếp nhận ánh sáng nhân tạo vào ban đêm, chu kỳ sinh học bị điều chỉnh lùi lại (chậm pha) [1], [3]. Nghiên cứu ở người trẻ tuổi cho thấy việc đọc sách trên các thiết bị phát sáng trước giờ ngủ làm tăng thời gian cần thiết để đi vào giấc ngủ (sleep onset latency) [3]. Không những vậy, thời lượng của giai đoạn giấc ngủ chuyển động mắt nhanh (REM) - giai đoạn thiết yếu cho việc phục hồi nhận thức và xử lý cảm xúc - cũng bị suy giảm [3].

Hệ quả tích tụ của việc dùng máy tính ban đêm là một chuỗi rối loạn: người dùng khó chìm vào giấc ngủ lúc nửa đêm, bị rút ngắn tổng thời gian ngủ và cảm thấy mệt mỏi, cực kỳ khó thức dậy vào buổi sáng hôm sau [1].

Trẻ em và thanh thiếu niên chịu tổn thương mạnh hơn

Tác động tiêu cực của ánh sáng màn hình không diễn ra đồng đều ở mọi lứa tuổi. Nhóm đối tượng thanh thiếu niên và trẻ em đặc biệt nhạy cảm với ánh sáng phát ra từ các thiết bị điện tử [3].

Đặc điểm giải phẫu mắt của trẻ em có sự khác biệt lớn so với người trưởng thành: đồng tử có kích thước lớn hơn và tỷ lệ truyền quang của thủy tinh thể cao hơn rất nhiều [3]. Khả năng truyền sáng vượt trội này lại tác động mạnh nhất đối với các bước sóng ngắn như ánh sáng xanh phát ra từ điốt quang (LED) có trong hầu hết màn hình máy tính và điện thoại thông minh hiện nay [3].

Khi trẻ em sử dụng thiết bị phát sáng trước khi đi ngủ, lượng ánh sáng xanh đi xuyên qua mắt và chạm tới võng mạc nhiều hơn, gây ra mức độ ức chế melatonin và dời nhịp sinh học sâu hơn so với người lớn [3]. Điều này trực tiếp gây ra hội chứng tăng kích thích (hyperarousal) và làm giảm hẳn cơn buồn ngủ tự nhiên ở lứa tuổi đang phát triển [3].

Lợi ích của ánh sáng và giới hạn từ các bằng chứng khoa học

Ánh sáng xanh và sự ức chế melatonin không hoàn toàn mang tính chất tiêu cực. Trong y học, liệu pháp ánh sáng sáng được sử dụng để điều hòa nhịp sinh học nhằm giảm các triệu chứng trầm cảm, đặc biệt là chứng rối loạn cảm xúc theo mùa [5], [6]. Ánh sáng được dùng vào những thời điểm then chốt trong ngày có thể đồng bộ hóa lại nhịp sinh học bị lệch lạc [5].

Tuy vậy, giới hạn bằng chứng hiện nay cho thấy giấc ngủ và nhịp sinh học là một hệ thống phức tạp, không chỉ phụ thuộc duy nhất vào ánh sáng [2]. Mức độ buồn ngủ thực tế còn bị chi phối bởi áp lực ngủ nội môi (homeostatic sleep drive) - yếu tố tích lũy theo thời gian thức và chỉ tiêu hao đi khi cơ thể thực sự ngủ [2]. Hơn nữa, các nghiên cứu định lượng nồng độ melatonin bị ức chế do ánh sáng thiết bị vào buổi tối ở trẻ em và thanh thiếu niên đến nay vẫn còn khá khiêm tốn [3].

Một số hiểu lầm phổ biến là chỉ cần đeo kính chống ánh sáng xanh hoặc bật chế độ lọc ánh sáng trên máy tính là có thể sử dụng màn hình thoải mái trước khi ngủ. Thực tế, cường độ ánh sáng huỳnh quang phổ rộng dưới 100 lux hay chỉ 1 lux ánh sáng đơn sắc bước sóng xanh cũng đủ kích hoạt phản xạ sinh học tại võng mạc [1]. Bên cạnh đó, nội dung công việc hay giải trí mang tính kích thích trên máy tính cũng là nguyên nhân gây hưng phấn thần kinh, độc lập với yếu tố ánh sáng [3].

Ai nên đặc biệt thận trọng với màn hình ban đêm?

Nhóm trẻ em và học sinh, sinh viên cần tuyệt đối hạn chế tiếp xúc màn hình trước giờ ngủ do cấu tạo mắt hấp thụ ánh sáng xanh mạnh hơn người lớn [3]. Thói quen thức khuya cùng máy tính sẽ nhanh chóng dẫn đến rối loạn chu kỳ ngủ, ảnh hưởng tới sự phát triển thể chất và khả năng tiếp thu bài vở vào sáng hôm sau.

Người đang bị mất ngủ mạn tính, rối loạn nhịp thức - ngủ hoặc khó đi vào giấc ngủ cũng cần loại bỏ thói quen này. Việc tiếp xúc với ánh sáng thiết bị làm tăng độ trễ giấc ngủ và cắt giảm giai đoạn ngủ REM, khiến tình trạng rối loạn giấc ngủ trầm trọng thêm [3].

Ngoài ra, những người làm việc ca đêm luân phiên cần lưu ý rằng sự thay đổi môi trường ánh sáng và đảo lộn nhịp ngủ có thể làm xuất hiện các đỉnh melatonin bất thường vào ban ngày và liên quan đến rối loạn đường huyết, insulin [7]. Nếu bạn đang điều trị các bệnh lý rối loạn giấc ngủ hoặc tâm thần bằng thuốc điều chỉnh nhịp sinh học, hãy tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa trước khi áp dụng bất kỳ thay đổi nào về chế độ sinh hoạt hoặc ánh sáng [6], [8].

Áp dụng thực tế để bảo vệ giấc ngủ tự nhiên

Để bảo vệ nhịp sinh học và duy trì nồng độ melatonin tự nhiên, bạn có thể áp dụng các bước điều chỉnh sinh hoạt sau:

  • Thiết lập khung giờ tắt màn hình: Ngừng sử dụng máy tính, máy tính bảng và điện thoại ít nhất 1 đến 2 giờ trước khi đi ngủ để tạo khoảng đệm cho tuyến tùng bắt đầu giải phóng melatonin theo chu kỳ bình thường [1], [3].
  • Giảm độ sáng không gian sống: Buổi tối chỉ nên sử dụng các nguồn sáng có cường độ thấp, tránh đèn chùm hoặc đèn huỳnh quang công suất lớn trong phòng ngủ [1].
  • Chuyển hướng hoạt động thư giãn: Thay vì nhìn vào màn hình phát sáng để đọc tin tức hay xem phim, bạn có thể chuyển sang đọc sách giấy dưới ánh sáng vàng dịu hoặc nghe nhạc nhẹ để giảm bớt sự kích thích thần kinh [3], [2].
  • Tận dụng ánh sáng tự nhiên ban ngày: Phơi nhiễm với ánh sáng sáng tự nhiên vào ban ngày giúp củng cố nhịp đồng hồ sinh học, làm cho cơ thể phân biệt rõ ràng giữa pha ngày và pha đêm [5], [4].

Cân bằng giữa nhu cầu làm việc và việc tôn trọng nhịp sinh học tự nhiên là chìa khóa cho một giấc ngủ chất lượng. Hãy chủ động tạo cho đôi mắt một khoảng không gian không màn hình vào ban đêm để cơ thể được nghỉ ngơi đúng nghĩa.