De invloed van omgevingslicht op dementerende mensen

Update 20-7-2016: Ik kwam er achter dat de eerst vermelde 25 uurs periode van ons circadiaan ritme niet correct is. Hoewel het lang gedacht werd 25 uur te zijn, en dit dus ook nogal eens wordt gedacht, heeft onderzoek uitgewezen dat dit waarschijnlijk dichter bij de 24 uur zit dan gedacht. Harvard onderzoekers kwamen  reeds 1999 via ingenieuze experimenten op 24 uur en 11 minuten uit. (gepubliceerd in Science) Het artikel hieronder is hierop aangepast.

In september blogde ik over een lezing door ir. J. van Hoof over domotica en dementie. Afgelopen week heb ik via Sciencedirect een publicatie gedownload, waarin uiteen wordt gezet hoe hij samen met M.P.J. Aarts, C.G. Rense en A.M.C. Schoutens onderzocht heeft wat de invloed van de intensiteit en de temperatuur van (omgevings)licht is op het circadiaan ritme en gedrag van bewoners van een afdeling voor psychogeriatrie.

Inleiding & samenvatting
De temperatuur van licht correspondeert met de wijze waarop wij deze waarnemen en wordt uitgedrukt in Kelvin (K). In het onderzoek gebruikten van Hoof et al. lampen met een lichttemperatuur van 6500K (blauwig) en lampen met een lichttemperatuur van 2700K (gelig). Ze  rustten een aantal plafonds van deel van een PG afdeling in Eindhoven uit met ‘lichtbakken’ die gedurende een bepaalde fase van het experiment ofwel blauwig, ofwel gelig licht verspreiden en observeerden het gedrag en de circadiaan ritmes van de bewoners die werden blootgesteld aan het licht. Deze observaties deden ze aan de hand van de ‘Dutch Behaviour Observation Scale for Intramural Psychogeriatrics’. De Nederlandse naam van deze test is: Gedragsobservatieschaal voor de Intramurale Psychogeriatrie, kortweg GIP. Van Hoof et al. vonden significante verbetering van rusteloos gedrag in de ‘blauwe’ groep. Ook vonden ze een significante toename van het bereik van de waarden van de ‘tympanic temperature’, d.w.z. de temperatuur zoals die gemeten wordt in het oor. Maar nu een beetje anatomie/fysiologie. Want waarom is licht nu zo van belang, hoe werkt het in op ons lichaam en wat gebeurt er met dat proces als we oud en/of dement worden?

Circadiaan ritme
Net als planten en andere dieren, hebben mensen een ‘biologische klok’. ’s Nachts slapen we en overdag zijn we wakker; een van de meer in het oog springende onderdelen van ons circadiaan ritme. Ons circadiaan ritme wordt door onze omgeving beïnvloed door zgn. ‘Zeitgeber’ (tijdgevers), waarop we onze interne klok (automatisch) bijstellen. Dit is zeker nodig, aangezien ons circadiaan ritme een cyclus die (iets) langer duurt dan 24 uur. De Zeitgeber stellen het ritme bij, zodat deze past in onze dag van 24 uur. Licht speelt hierbij een belangrijke rol. Gedurende de dag verandert de lichtintensiteit en hierdoor verandert bijvoorveeld de aanmaak van melatonine, een hormoon waar we slaperig van worden. Niet geheel verwonderlijk is de aanmaak van melatonine het grootst als het donker is.

Bij mensen met dementie kan het circadiaan ritme echter flink verstoord raken: dag en nacht worden omgedraaid, de krant wordt om 21.00 uur verwacht, i.p.v. ’s ochtends vroeg en het eten smaakt ’s nachts ineens een stuk beter dan tijdens de lunch, zo lijkt het. Iedereen die omgaat met dementerenden zal dit bekend in de oren klinken. Maar niet alleen dementerenden hebben hier last van; veroudering levert gewoonlijk vier soorten verandering op in het circadiaans ritme: reductie van de amplitude, vervroegd opkomen van circadiaan fasen, verkorting van de ‘free running period’ en een verslechtering van de tolerantie van plotselinge fase verschuivingen. (zoals bij een ‘jet-lag’)

Nucleus suprachiasmaticus
Het regelcentrum van ons circadiaan ritme is een klein gebied in de hypothalamus (afb. 1) genaamd ‘nucleus suprachiasmaticus’ (NSC). Vanuit dit gebied wordt zo’n beetje al ons lichaamsweefsel neuronaal of hormonaal aangestuurd binnen het circadiaans ritme, zoals de eerder genoemde productie van melatonine, dat in de epifyse wordt aangemaakt.

afb. 1: ligging van de hypothalamus. (bron: http://www.nlm.nih.gov)

De NSC reageert op licht omdat er in ons netvlies gespecialiseerde receptoren zitten (zgn. ‘intrinsically photosensitive Retinal Ganglion Cells’, afgekort ipRGC), die, wanneer ze geprikkeld worden, zenuwsignalen doorgeven aan het NSC. Een andere taak van de ipRGC is het regelen van de pupilreflex.  De ipRGC zijn met name gevoelig voor licht met een korte golflengte, licht dat wij waarnemen als groenblauwig.

Bij het ouder worden, en met name bij Alzheimer ontstaan problemen in dit systeem: er wordt met het verstrijken van de jaren minder licht doorgelaten door de oogbol , waardoor er minder prikkeling is van het NSC  t.g.v. een verhoogde lichtintensiteit. Bij alzheimer is het algemeen aangenomen dat degeneratie van de NSC  de belangrijkste oorzaak is van verstoring van het circadiaan ritme. Neem vervolgens beide problemen (ogen en NSC) en plaats dit in een situatie waarin men voornamelijk binnen verblijft (PG afdeling), waar de lichtintensiteit per definitie véél kleiner is dan in de buitenlucht en het is niet verwonderlijk dat de bewoners ’s nachts op bezoek willen gaan bij de buren.

In onderzoek op ratten heeft men vastgesteld dat het (endogene) circadiaan ritme van de lichaamstemperatuur in sterke mate afhankelijk is van een intacte NSC. Gedurende het onderzoek gebruikten van Hoof et al. een oortemperatuurmeting om de fase van het circadiaan ritme te bepalen. Het is nl. bekend dat gedurende de dag de lichaamstemperatuur wisselt: deze is het laagst tussen 4 en 6 uur ’s nachts en is het hoogst tussen 12 en 6 uur ’s middags. Bij een verstoring van het NSC is het de verwachting dat deze veranderingen minder goed merkbaar zijn.

Het onderzoek
Het onderzoek bestond uit een aantal fasen. In de eerste fase werd de PG afdeling aangepast: het meubilair werd anders in de ruimte neergezet en de speciale armaturen in de plafonds gemonteerd. De afdeling bevat drie woonkamers, waar de bewoners een groot deel van de dag doorbrengen. In twee van de drie woonkamers werden de armaturen gemonteerd, de andere woonkamer was voor de controlegroep. In totaal deden 26 bewoners mee aan het experiment, waarvan 16 in de interventiegroep en 10 in de controlegroep. Onder de deelnemers werden verschillende oorzaken van het dementiele syndroom vastgesteld: Alzheimer, vasculaire dementie of een mix van beide. Aangezien stoornissen in het circadiaan ritme niet voorbehouden zijn aan mensen met Alzheimer, werden bewoners die niet aan de ziekte van Alzheimer lijdden, niet uitgesloten. Maar, gezien de fysiologische oorzaken van de ziekte van Alzheimer werd de diagnose wel genoteerd, zodat bij analyse eventuele verschillen opgemerkt kunnen worden.  In de publicatie wordt niets vermeld over randomisatie van toewijzing aan de interventie- of controlegroep. Het lijkt me lastig om dit te bewerkstelligen, aangezien werkelijke randomisatie zou inhouden dat de bewoners al naar gelang de uitkomst ervan zouden moeten verhuizen naar een andere woonkamer. Dit lijkt me in strijd met een juiste ethische gang van zaken.

Een nulmeting bij ‘normaal’ licht vond gedurende één week plaats na een 3 weken durende periode van normaal licht. Hierna volgde een periode van 3 weken waarin de interventiegroep werd blootgesteld aan blauwkleurig licht, dat bovendien veel intenser was dan gedurende de periode van de nulmeting. De controlegroep werd natuurlijk niet blootgesteld aan dit licht, maar werd onderging dezelfde metingen als de interventiegroep. Na deze drie weken volgde weer een week van metingen onder de ‘blauwe’ omstandigheden. De laatste fase in het onderzoek bestond uit blootstelling aan gelig licht, van hoge intensiteit. Tussen de tweede en laatste interventiefasen zat een vakantieperiode, waarin veel bewoners niet aanwezig waren.

Zoals reeds vermeld werd de GIP gebruikt voor observatie van het gedrag. Deze schaal bestaat uit 14 subschalen, waarvan er 5 gebruikt tijdens het onderzoek: die voor apathisch gedrag, verstoring van het bewustzijn, rusteloos gedrag, depressief of verdrietig gedrag en de subschaal voor angstig gedrag. Invullen van de GIP gebeurde één maal per dag. Qua methodiek levert dit een probleem: het onderdeel kan niet ‘blind’ worden uitgevoerd. Dat wil zeggen dat de verpleegkundige die de GIP invult, bewust of onbewust de meting kan beïnvloeden. In een ideale situatie zou de verpleegkundige niet weten of de bewoner bij de interventiegroep of bij de controlegroep hoorde, maar dat is gezien de aard van de interventie onmogelijk. De kans op een afdeling waar alleen (kleuren)blinde verpleegkundigen werken lijkt me althans vrij klein.

Het meten van de lichaamstemperatuur gebeurde 11 maal per dag, met een elektronische oorthermometer. Een temperatuurmeting bestond uit drie afzonderlijke metingen, waarvan het gemiddelde werd genomen. (dagelijks dus 33x meten!) Tijdens de temperatuurmetingen werd ook de lichtintensiteit gemeten. Hierbij werd rekening gehouden met het op ooghoogte van de bewoner meten en de kijkrichting en -hoek van de bewoner. Het is namelijk bekend dat de richting van het licht dat op het netvlies valt bepalend is voor niet-visuele effecten van licht, zoals de eerder genoemde activering van de ipRGC’s en de gevolgen daarvan in de NSC, de theoretische kern van het onderzoek.

Resultaten
Uit een analyse van de GIP scores tijdens de nulmeting bleek dat de groepen significant verschillend (p <.05) scoorden op de subschaal voor angstig gedrag en iets minder verschillend, zij het nog steeds te veel op de subschaal voor depressief of verdrietig gedrag. Deze twee subschalen zijn daarom niet meer gebruikt voor verdere analyse.
Na analyse van de metingsresultaten vonden de onderzoekers zoals gezegd een aantal significante verschillen tijdens de interventies:

Controlegroep
verschil t.o.v. van nulmeting na interventie 1 en 2:

• significante afname van verstoord bewustzijn na interventie 1 (p=.005). Na interventie 2 was deze vermindering t.o.v. de nulmeting minder dan na interventie 1
• Een iets hogere GIP score na interventie 2 dan na interventie 1
• een significant hogere gemiddelde lichaamstemperatuur na interventie 1. (niet na interventie 2)
• een significant hogere gemiddelde temperatuur gedurende de nacht (p=.011)

Interventiegroep
verschil t.o.v. van nulmeting na interventie 1 en 2:

• na interventie 1 een  afname van rusteloos gedrag in vergelijking met de controle groep. Dit verschil was niet merkbaar tijdens interventie 2 (geel licht)
• Na interventie 1 een significant verschil t.o.v. de controlegroep én de nulmeting met betrekking tot bereik van de waarde van de lichaamstemperatuur. Na interventie 2 is dit verschil ook aanwezig.
• Na interventie 1 een significante toename van apatisch gedrag t.o.v. de nulmeting. Na interventie 2 is dit niet het geval, geen significant verschil met controlegroep tijdens interventie 1 en 2.
• Na interventie 2 een significant verschillend hogere nachtelijke lichaamstemperatuur t.o.v nulmeting.

Concluderend
Van Hoof et al. geven aan verder bewijs te hebben geleverd dat licht met een hoge intensiteit en hoge kleurtemperatuur de circadiaan ritmen van dementerende ouderen positief beïnvloedt. Op zichzelf is dat natuurlijk al mooi, maar twee andere grote voordelen zijn dat het een interventie betreft die geen extra belasting voor het verzorgend personeel oplevert en dat het een niet-farmacologische interventie is; er hoeven geen medicijnen voor te worden genomen. De verwachting is dat de positieve effecten ook gelden voor rusteloos gedrag. Er wordt zelfs gesuggereerd dat ook het personeel baat kan hebben bij de speciale lampen!

Het is mooi om te zien hoe er vanuit een theoretisch model een onderzoek wordt opgestart, waarbij bepaalde hypothesen worden getoetst aan de dagelijkse praktijk. De dagelijkse praktijk waarin gehoorapparaten deelname aan het onderzoek verhinderen (i.v.m. temperatuurmeting) en deelnemers tijdens het onderzoek overlijden en onderdelen van het onderzoek onbruikbaar zijn. De wiskunde ontdoet vervolgens het significante koren van kaf en we hebben weer een meer objectief beeld van onze dementerende medemens in relatie tot diens omgeving.

Wel wordt er aangegeven dat verder onderzoek nodig is, met andere observatieschalen, in andere jaargetijden (onderzoek was in de zomer) en met deelnemers in een meer gevorderde fase van dementie. Van Hoof lijkt een sterke voorvechter voor goede domotica (en dat is volgens hem absoluut geen zaak van even de modernste apparatuur in huis halen!) en gaat op de wetenschappelijke barricaden staan, zo te zien met goed resultaat. Ik was verheugd te zien dat de onderzoekers ons dit op het hart willen drukken:

“Although lighting undoubtedly has benefits in terms of visual capacities, special artificial lighting can never be a substitute for taking older adults outside or for care capacity problems. Every human being has the right to go outside—not merely for sensory activation—even though there are few (in)formal carers to take residents out for a short walk just to catch some fresh air. This, however, does not imply that residents are not entitled to have the best possible lighting equipment as an additional therapy. ” (p. 154)

Dat lijkt me duidelijk, want hetgeen het onderzoek zeker duidelijk heeft gemaakt is het belang van ‘een frisse neus’ kunnen halen!

Bron
van Hoof,  J., Aarts, M.P.J., Rense, C.G. & Schoutens,  A.M.C. (2009). Ambient bright light in dementia: Effects on behaviour and circadian rhythmicity. Building and Environment. 44(1):146–155 [DOI] [CUL]