Ritme sirkadian adalah siklus 24 jam pada proses fisiologis dari makhluk hidup, termasuk tumbuhan, hewan, fungi, dan cyanobacteria. Ritme sirkadian secara primer merespon terhadap cahaya dan kegelapan dalam lingkungan. Cahaya merupakan isyarat paling kuat yang dapat mengubah fase dari ritme sikardian, dan paparan cahaya yang lama terhadap mamalia, diduga dapat merugikan kesehatan.

Sekitar dua per tiga dari populasi dunia hidup di daerah di mana langit malam berada di atas ambang batas untuk status pencemaran cahaya. Sebuah studi yang dirilis oleh jurnal Cell mengidentifikasi hubungan antara ritme sirkadian yang terganggu dan penyakit, dengan cara memberi paparan cahaya kontinyu (LL) kepada tikus selama 24 minggu, diikuti dengan 24 minggu paparan aberrant light (LD) atau cahaya standar sambil mengukur beberapa parameter kesehatan. Studi ini mengukur efek dari paparan cahaya jangka panjang terhadap fungsi otot, struktur mikro dari tulang, dan sistem imun.

Pada mamalia, ritme sirkadian dikontrol oleh jam pusat di suprachiasmatic nucleus (SCN), yang terletak pada hipotalamus anterior. SCN mengontrol produksi melatonin, hormon yang memicu rasa kantuk. SCN terletak di atas nervus optikus, yang akan menerima informasi mengenai cahaya yang datang dari mata dan mengoper informasi yang diterimanya ke otak. Ketika cahaya yang masuk ke mata berkurang—contohnya pada malam hari—SCN akan mengirim pesan ke otak untuk menghasilkan lebih banyak melatonin dan Anda akan merasa mengantuk.

Dalam studi tersebut peneliti menemukan bahwa terjadi penurunan aktivitas secara signifikan setelah dua minggu paparan cahaya kontinyu. Tikus yang terkena paparan kontinyu juga mempunyai berat badan yang lebih dibandingkan tikus di kelompok kontrol, dan juga memiliki kadar gula darah yang lebih tinggi. Setelah cahaya diganti menjadi cahaya standar, tikus-tikus tersebut segera pulih kembali ke ritme aktivitasnya, berat badan dan kadar gula darahnya juga kembali ke kadar sebelum paparan cahaya kontinyu.

Fungsi-fungsi otot skelet pada tikus yang terpapar cahaya kontinyu juga memperlihatkan penurunan. Kekuatan genggaman dan durasi menggantung pada jala juga mengalami penurunan. Baik tikus yang terpapar cahaya kontinyu atau cahaya standar menunjukkan sikap yang terkait dengan kelelahan, juga sikap yang terkait dengan ansietas. Tikus yang terpapar oleh cahaya kontinyu juga mengalami perubahan sementara pada sistem imun. Perubahan-perubahan yang terjadi pada tubuh tikus menghilang dan kembali ke level sebelum paparan, setelah eksperimen dihentikan. Hasil ini berarti paparan terhadap cahaya, yang merupakan sinyal kuat dari lingkungan terhadap SCN, dapat membuat fungsi fisiologis tubuh kita menjadi lebih rentan. Hasil dari penelitian ini penting untuk pencegahan dan tatalaksana bagi orang-rang yang rentan terhadap cahaya kontinyu, misalnya, pada pasien di Intensive Care Unit (ICU), dan orang-orang yang seringkali bekerja pada waktu jaga malam hari seperti perawat atau dokter.

Pada studi lain yang dilakukan oleh Anne-Marie Chang dari Harvard University di tahun 2015 kemarin menunjukkan bahwa penggunaan alat elektronik yang memancarkan cahaya sebelum waktu tidur akan memperpanjang waktu yang dibutuhkan untuk tertidur, menunda jam sirkadian, mengurangi produksi melatonin, mengurangi jumlah dan menunda waktu tidur REM, dan mengurangi kewaspadaan di pagi harinya. Saat ini, memang kebanyakan dari kita sering terpapar cahaya di malam hari, terutama oleh alat elektronik seperti telepon genggam atau laptop. Orang-orang dengan paparan cahaya yang lebih banyak di malam hari kebanyakan mengalami penurunan kualitas tidur, dan juga prevalensi penyakit kardiovaskuler yang lebih tinggi. Penggunaan cahaya buatan, terutama pada malam hari, mengganggu siklus lingkungan yang kuat, dan adalah sebuah faktor risiko untuk lemahnya kesehatan.

Dalam wawancaranya dengan majalah Scientific American Mind, Anne-Marie Chang menyarankan untuk menonaktifkan alat-alat elektronik Anda di malam hari. Namun jika hal tersebut tidak dapat dilakukan, Anda dapat meredupkan cahaya dari alat elektronik, atau menggunakan program yang menyaring gelombang cahaya yang pendek pada malam hari.