Чарльз Цайслер (Charles Czeisler): циркадні ритми людини, світло та біологічний час
Автор: Український психологічний ХАБ · Опубліковано: 22 вересня 2026 · Редакційна політика.
Чарльз А. Цайслер (Charles A. Czeisler) — американський лікар і дослідник сну та циркадної фізіології, чиї експерименти стали визначальними для сучасного розуміння біологічного часу людини. Його наукова програма показала, що світло безпосередньо переналаштовує людський циркадний годинник, що цей ефект залежить від біологічної фази, інтенсивності, тривалості й спектрального складу світла, а внутрішня циркадна доба людини в контрольованих умовах у середньому дуже близька до 24 годин. Сьогодні Harvard Medical School вказує Цайслера як Baldino Professor of Sleep Medicine, директора Division of Sleep Medicine та керівника й старшого лікаря Division of Sleep and Circadian Disorders у Mass General Brigham (Harvard Medical School: Charles A. Czeisler).
Для психології його роботи важливі тому, що вони змінили сам спосіб пояснювати сонливість, бадьорість, концентрацію та працездатність упродовж доби. Час сну й неспання залежить не лише від звичок або сили волі. Поведінка розгортається всередині біологічної часової системи, яку синхронізує світло, а її внутрішня фаза може збігатися або не збігатися із соціальним розкладом. Саме це розрізнення лежить в основі сучасного розуміння біологічного годинника, впливу світла на циркадний ритм і циркадної десинхронізації.
Хто такий Чарльз Цайслер
Чарльз Ендрю Цайслер — лікар-науковець, який понад чотири десятиліття досліджує циркадну систему людини, сон, вплив світла, змінну й нічну працю та наслідки нестачі сну для безпеки. У сучасних українських матеріалах трапляються різні передачі прізвища Czeisler, зокрема «Цайслер» і «Цейслер». У цій статті використано закріплену редакційну форму «Цайслер», а англійське написання Charles A. Czeisler наведене для однозначної ідентифікації.
Біографічний огляд, опублікований у 2024 році в спеціальному випуску Sleep Health, зазначає, що Цайслер здобув бакалаврський ступінь у Harvard University, а ступені PhD і MD — у Stanford University; від 1983 року він працює на факультеті Harvard Medical School і Brigham and Women’s Hospital. Його докторська робота стосувалася внутрішньої організації температурних, сон-неспання та нейроендокринних ритмів у середовищі без часових підказок (Klerman & Wright, 2024). Stanford Medicine уточнює роки його ступенів — PhD 1978 і MD 1981 — та зв’язок ранньої підготовки з лабораторією Вільяма Демента (Stanford Medicine, 2019).
Цайслер не є автором одного ізольованого «закону про сон». Його внесок складається з серії взаємопов’язаних експериментів: від демонстрації світлового переналаштування людського циркадного пейсмейкера до кількісного опису фазової відповіді, чутливості до звичайного кімнатного світла, визначення внутрішнього періоду циркадної системи та перевірки того, як контроль світла й темряви може змінювати адаптацію до нічної праці.
Яку наукову проблему змінили його дослідження
Сьогодні твердження «світло налаштовує біологічний годинник» здається майже самоочевидним. У людській хронобіології 1970–1980-х років ситуація була іншою. Вплив соціального розкладу, часу сну й неспання та поведінкових сигналів часто вважали головними синхронізаторами людських ритмів, а світлову чутливість людини недооцінювали. Важливим кроком став експеримент 1986 року: після семи вечорів із чотиригодинним яскравим освітленням у досліджуваної спостерігався приблизно шестигодинний зсув циркадної фази, хоча розклад сну й соціальні контакти залишалися незмінними (Czeisler et al., 1986).
Цей ранній експеримент був доказом принципу, а не оцінкою ефекту в популяції: фактично йшлося про одну літню учасницю. Його історична сила полягає в іншому — він показав, що світло здатне безпосередньо й потужно зміщувати фазу людської циркадної системи незалежно від самого часу сну. Наступні дослідження з більшими вибірками розширили та кількісно уточнили цей висновок.
Світло як сигнал біологічного часу
У 1989 році команда Цайслера провела 45 експериментальних спроб переналаштування циркадної фази. Напрям і величина зсуву різко залежали від того, у якій внутрішній циркадній фазі людина отримувала світло. Дослідження також показало, що навіть час впливу звичайного кімнатного освітлення змінював реакцію, хоча раніше такі рівні світла вважалися надто слабкими для помітного ефекту (Czeisler et al., 1989).
Саме тут важливо відмовитися від побутового правила «яскраве світло завжди бадьорить, а темрява завжди присипляє». Для циркадної системи ключовим є не лише те, скільки світла потрапляє на сітківку, а й коли це відбувається відносно внутрішньої ночі. Світло в різні біологічні фази може зрушувати годинник у протилежних напрямках. Тому поради про ранкове або вечірнє світло мають сенс лише в контексті бажаного фазового зсуву й реального біологічного часу людини.
Дослідження Boivin і Czeisler показало, що приблизно 180 люкс кімнатного світла за певного таймінгу може зміщувати ритми мелатоніну й кортизолу, тобто людський циркадний годинник реагує не лише на дуже яскраві лабораторні стимули (Boivin & Czeisler, 1998). Доза-відповідь також виявилася нелінійною: у дослідженні Zeitzer та співавторів 23 здорових молодих людей отримували 6,5 години світла на початку біологічної ночі, і як фазовий зсув, так і гостре пригнічення мелатоніну зростали за логістичною кривою, а не пропорційно кожному додатковому люксу (Zeitzer et al., 2000).
Інший важливий результат стосується тривалості. У лабораторному дослідженні з 16 учасниками переривчасті епізоди яскравого світла, що становили лише частину загальної тривалості п’ятигодинного безперервного стимулу, спричиняли майже такий самий циркадний зсув. Найсильніша чутливість припадала на початкові хвилини експозиції (Rimmer et al., 2000). Отже, біологічна дія світла визначається конфігурацією «фаза × інтенсивність × спектр × тривалість × попередня світлова історія», а не одним числом яскравості.
Внутрішня доба людини і число 24,18 години
Один із найцитованіших результатів Цайслера — оцінка внутрішнього періоду людського циркадного пейсмейкера. Старі експерименти давали значення близько 25 годин і навіть набагато ширший діапазон. Проблема полягала в тому, що освітлення в таких протоколах саме могло непомітно зрушувати годинник і спотворювати оцінку його «вільного ходу».
У роботі 1999 року, де умови освітлення ретельно контролювали, періоди ритмів мелатоніну, температури тіла й кортизолу в середньому становили 24,18 години як у молодших, так і в старших здорових учасників (Czeisler et al., 1999). Це змінило поширене уявлення про «природний 25-годинний день» людини.
Однак 24,18 години — не персональна константа для кожної людини. Пізніший аналіз 157 учасників, проведений Duffy та співавторами, дав середнє 24,15 ± 0,2 години й показав статистично коротший середній внутрішній період у жінок — 24,09 години проти 24,19 у чоловіків у цій вибірці (Duffy et al., 2011). Правильна інтерпретація така: людський внутрішній годинник у середньому дуже близький до 24 годин, але має реальні індивідуальні відмінності.
Щодоби циркадна система синхронізується із зовнішнім днем. Для цього й потрібні часові сигнали, насамперед світло. Якщо внутрішній період трохи довший або коротший за 24 години, синхронізація щодня компенсує цю різницю. Саме тому біологічний годинник не слід уявляти як механічний таймер, який безперервно відраховує однакові 24 години для всіх.
Час світла має значення: фаза, а не лише годинник на стіні
Людина може дивитися на годинник і бачити 22:00, але для її циркадної системи це не обов’язково та сама фаза, що й 22:00 для іншої людини. Внутрішній час відображають, зокрема, ритм мелатоніну й температура тіла. Тому однакова світлова експозиція за цивільним часом може діяти по-різному залежно від хронотипу, попереднього режиму, географічного й сезонного світлового середовища та індивідуальної світлочутливості.
Це розрізнення допомагає не плутати хронотип із фактичним розкладом. Хронотип описує схильність до певного часу активності й сну, тоді як реальний режим формується також роботою, навчанням, батьківськими обов’язками, соціальними звичками та доступом до світла. Людина може мати пізній хронотип і водночас щодня вставати дуже рано через роботу; цей ранній підйом не перетворює її автоматично на «жайворонка».
Сучасні дані додали ще один рівень: світлочутливість істотно варіює між людьми. У дослідженні Phillips та співавторів 55 молодих дорослих індивідуальна освітленість, потрібна для 50% пригнічення мелатоніну, коливалася приблизно від 6 до 350 люкс, тоді як групове значення було близько 24,6 люкс (Phillips et al., 2019). Огляд Chellappa підсумовує дані про роль віку, статі, хронотипу, генетичних та інших індивідуальних чинників і водночас наголошує на значних прогалинах у знаннях (Chellappa, 2021).
Нічна робота: що показав експеримент Цайслера і чого він не доводить
Нічна робота створює особливу проблему: людина намагається працювати, коли циркадна система сприяє сну, і спати вдень, коли біологічний годинник підтримує неспання. У 1990 році Цайслер і колеги перевірили, чи може контроль світла й темряви змінити таку невідповідність. У восьми здорових молодих чоловіків вони порівняли контрольні та експериментальні умови тижня нічної праці. За нічного яскравого світла 7000–12 000 люкс і майже повної темряви вдень мінімум температурного ритму змістився на денний час; одночасно покращилися нічна бадьорість і когнітивна працездатність (Czeisler et al., 1990).
Ця робота була важливим доказом того, що циркадну фазу можна цілеспрямовано змінювати світловим режимом. Вона не є універсальним рецептом для кожного працівника нічної зміни. Вибірка була дуже малою, протокол інтенсивним, а сучасні реальні графіки часто містять ротації, ранкові поїздки додому, сімейні обов’язки та денні справи, які роблять повну адаптацію небажаною або практично неможливою.
Так само циркадна десинхронізація не дорівнює клінічному розладу. Невідповідність між внутрішнім часом і соціальним розкладом може бути тимчасовим станом або фактором ризику, тоді як діагноз розладу сну при змінній роботі потребує клінічної оцінки симптомів, тривалості, графіка та функціональних наслідків.
Екрани, меланопсин і «синє світло»: що справді випливає з цієї лінії досліджень
Лінія робіт Цайслера про світло стала одним із наукових фундаментів сучасних дискусій про вечірні екрани. У лабораторному кросоверному дослідженні Chang та співавторів учасники читали ввечері з підсвічуваного електронного рідера або друкованої книжки. Після світлового екрана спостерігали довше засинання, меншу вечірню сонливість, пригнічення мелатоніну, пізнішу циркадну фазу та нижчу ранкову бадьорість (Chang et al., 2015). Це сильний експериментальний доказ для конкретної експозиції, а не твердження, що будь-яка хвилина з телефоном спричиняє безсоння.
Сучасна фотобіологія також відмовляється від формули «все вирішує синє світло». Невізуальні циркадні ефекти світла значною мірою пов’язані з меланопсин-чутливими ретинальними шляхами, тому спектр справді важливий. Міжнародний експертний консенсус пропонує описувати таку біологічну дію через melanopic equivalent daylight illuminance і розглядати разом час доби, інтенсивність та спектр (Brown et al., 2022). Експеримент Schöllhorn та співавторів із 72 здоровими чоловіками показав дозозалежні зміни латентності сну й мелатоніну залежно від меланопічної опроміненості дисплея навіть за контрольованих візуальних характеристик (Schöllhorn et al., 2023).
Водночас екран — це не лише джерело фотонів. Він може відкладати час відходу до сну, підтримувати емоційне або когнітивне збудження, приносити повідомлення й соціальну взаємодію. Консенсус National Sleep Foundation 2024 року після огляду експериментальних, інтервенційних і систематичних даних зміг упевнено погодити лише частину запропонованих тверджень; особливо сильним був консенсус щодо несприятливого зв’язку використання екранів зі сном у дітей та підлітків і ролі контенту перед сном, тоді як універсальні твердження про світловий механізм для всіх вікових груп виявилися менш певними (Hartstein et al., 2024).
Тому окуляри, що фільтрують синю частину спектра, не слід подавати як доведену універсальну терапію сну. Cochrane-огляд 2023 року знайшов змішані й неоднорідні результати щодо якості сну; наявних рандомізованих досліджень недостатньо для впевненого висновку про клінічно значущий ефект (Singh et al., 2023). Практичніше мислити цілим світловим середовищем і поведінкою, а не одним кольором світла.
Від лабораторної хронобіології до безпеки праці
Цайслер послідовно переносив циркадну науку в питання професійної безпеки. Stanford Medicine описує його роботи про години праці, нічні зміни, безпеку лікарів і пацієнтів, а також дослідження сну астронавтів і світлового середовища на Міжнародній космічній станції (Stanford Medicine: Alumni Award profile). Harvard Medical School нині пов’язує його з програмами, що вивчають робочі години, нестачу сну, циркадні порушення та ризики в професіях, де помилка може мати великі наслідки (Harvard Medical School profile).
Тут принципово розділяти два механізми: циркадну невідповідність і недостатню тривалість сну. Людина може бути сонною вночі через циркадну фазу навіть після достатнього сну; окремо вона може накопичувати дефіцит сну через довгі зміни або короткі періоди відпочинку. У реальному житті ці механізми часто поєднуються, але науково їх не варто зливати в одну причину.
Що сучасна наука вважає добре встановленим
Добре встановлено, що світло, яке потрапляє на сітківку, є головним зовнішнім сигналом синхронізації людської циркадної системи. Його дія залежить від внутрішньої фази; тому одна й та сама експозиція може спричиняти різні за напрямком і величиною фазові зсуви. Це підтверджено від ранніх фазових експериментів Цайслера до сучасної фотобіології (Czeisler et al., 1989; Brown et al., 2022).
Добре встановлено, що циркадна система людини чутлива до рівнів освітлення, типових для приміщень, і що її відповідь нелінійна. Це означає, що перехід від дуже темного середовища до помірного світла може мати більшу біологічну вагу, ніж підказує проста арифметика люксів (Boivin & Czeisler, 1998; Zeitzer et al., 2000).
Добре встановлено, що внутрішній циркадний період у здорових людей у середньому близький до 24 годин, а не до 25, і водночас відрізняється між людьми. Також є переконливі лабораторні дані про великі індивідуальні відмінності світлочутливості (Czeisler et al., 1999; Duffy et al., 2011; Phillips et al., 2019).
Де доказовість обмежена або залежить від контексту
Точна «правильна доза» ранкового чи вечірнього світла для конкретної людини не виводиться з одного загального правила. Індивідуальна циркадна фаза часто невідома без спеціального вимірювання, світлочутливість відрізняється, а домашнє освітлення змінюється протягом дня. Тому популяційні рекомендації щодо світлового середовища корисні як орієнтир, але не є персональною схемою лікування.
Так само лабораторні зміни мелатоніну або фази не треба автоматично перетворювати на довгострокові клінічні наслідки. Мелатонін є важливим маркером і сигналом циркадної системи, але величина його пригнічення в одному експерименті не дорівнює діагнозу, тяжкості безсоння чи гарантованій шкоді здоров’ю. Огляд індивідуальної світлочутливості прямо наголошує, що трансляція лабораторних відмінностей у реальні популяційні рекомендації ще має невизначеності (Chellappa, 2021).
Світлотерапія теж не є синонімом «просто більше світла». Клінічні настанови American Academy of Sleep Medicine для внутрішніх розладів циркадного ритму підтримують стратегічно розраховане світло лише для окремих діагнозів і популяцій, а для багатьох комбінацій лікування й розладу доказів недостатньо (Auger et al., 2015). Це ще раз показує, чому фазова логіка важливіша за універсальні поради.
Що в працях Цайслера найчастіше спрощують
«Людська доба триває 24 години 11 хвилин»
Це популярне перетворення групового середнього на властивість кожної людини. 24,18 години в роботі 1999 року — середня оцінка в конкретному контрольованому протоколі. Пізніші дані дали середнє 24,15 години й показали варіативність між людьми. Коректна формула: внутрішній період людського циркадного годинника в середньому трохи відрізняється від 24 годин і потребує щоденної синхронізації із зовнішнім циклом.
«Усе синє світло ввечері однаково шкідливе»
Спектр має значення, але не існує одного бінарного поділу на «синє — погане, несинє — безпечне». Біологічний ефект залежить від меланопічної складової, інтенсивності, тривалості, площі поля зору, часу відносно внутрішньої фази та попередньої світлової експозиції. Сучасні рекомендації описують світло багатовимірно, а не через колірну етикетку (Brown et al., 2022).
«Якщо прибрати екран, циркадний ритм автоматично нормалізується»
Екран може бути одним із вечірніх факторів, але циркадна система реагує на весь добовий світловий патерн. Яскраве денне світло, час ранкового підйому, вечірнє освітлення, зміни робочого графіка, сезон та поведінка взаємодіють. Крім того, сам екран впливає не лише світлом: він може відкладати сон через контент, комунікацію або звичку залишатися активним.
«Хронотип і біологічний час — одне й те саме»
Хронотип — відносно стійка схильність до ранішої або пізнішої активності, тоді як біологічний час — поточна фаза внутрішньої циркадної системи. Вони пов’язані, але не тотожні. Люди з однаковим хронотипом можуть мати різні фази через режим, сезон чи світлове середовище; а фактичний час засинання може бути продиктований соціальними вимогами.
«Нічна робота завжди означає повну циркадну адаптацію»
Навпаки, ранні контрольні протоколи Цайслера показували, що за звичайного світлового середовища циркадна система часто не перебудовується повністю на нічний графік навіть після кількох послідовних нічних змін. Повна адаптація також не завжди є бажаною: працівник може повертатися до денного життя у вихідні, тому різке пересування внутрішнього часу створює іншу невідповідність.
Практичні наслідки: як читати науку про світло без «біохакінгу»
Найстійкіший практичний висновок із сучасної циркадної науки — підтримувати виразний контраст між активним днем і ніччю. Для здорових дорослих міжнародний консенсус рекомендує достатнє денне освітлення, менше меланопічного світла в останні години перед звичним сном і дуже низьке освітлення під час сну; ці значення створені насамперед як орієнтир для світлового дизайну, а не як індивідуальний медичний рецепт (Brown et al., 2022).
Якщо мета — стабілізувати звичайний режим, корисно мислити не одним вечірнім правилом, а цілою добою: регулярним часом підйому, доступом до природного або достатнього штучного світла вдень, зменшенням надмірно яскравого світла пізно ввечері та темним середовищем під час сну. У людини з дуже пізньою або дуже ранньою фазою точний час терапевтичного світла має інше значення, ніж у людини без циркадного розладу.
Водночас сон не зводиться до циркадної системи. На нього впливають гомеостатичний тиск сну, тривалість попереднього неспання, психічне й фізичне здоров’я, ліки та речовини, дихальні порушення сну, рухові розлади, середовище, стрес і поведінка. Загальну архітектуру цих процесів пояснює окрема стаття «Сон: що це, як працює і навіщо він потрібен».
Коли питання біологічного часу варто обговорити з фахівцем
Професійна оцінка доречна, коли людина протягом тривалого часу не може спати у потрібний соціальний час, регулярно засинає або прокидається на кілька годин раніше чи пізніше бажаного, має виражену денну сонливість, небезпечні епізоди засинання, повторні проблеми через нічні зміни або стійке порушення функціонування. Сам факт пізнього хронотипу, кілька невдалих ночей чи невідповідність трекера «ідеальному» графіку не встановлюють діагноз.
Клінічні циркадні розлади визначають не за однією цифрою «часу мелатоніну» і не за побутовою назвою «збитий режим». Важливі історія симптомів, їхня стійкість, зв’язок із розкладом, денні наслідки та диференційна оцінка інших причин порушеного сну. Світлові втручання й мелатонін у настановах застосовують стратегічно для конкретних розладів і груп пацієнтів, а не як взаємозамінні універсальні засоби (Auger et al., 2015).
Чому Цайслер важливий для психології
Психологія традиційно пояснює поведінку через мотивацію, навчання, емоції, увагу та соціальний контекст. Циркадна наука додає ще одну координату — біологічний час. Рівень бадьорості, швидкість реакцій, здатність підтримувати увагу та суб’єктивна готовність до сну змінюються протягом доби не лише тому, що людина «втомилася», а й тому, що її внутрішня часова система активно модулює стан організму.
Роботи Цайслера зробили цей часовий вимір експериментально керованим. Замість пояснення «людина звикне, якщо захоче» з’явилася модель, у якій можна вимірювати внутрішню фазу, контролювати світло, відокремлювати сон-неспання від циркадного часу й перевіряти наслідки їхньої невідповідності. Для психології праці, когнітивної психології, психофізіології та психології здоров’я це принциповий перехід від моральної оцінки режиму до аналізу біологічно обмеженої поведінки.
Запитання і відповіді
Чим найбільше відомий Чарльз Цайслер?
Насамперед дослідженнями людських циркадних ритмів і світла. Його команда показала, що світло безпосередньо переналаштовує людський циркадний пейсмейкер, описала фазозалежність і високу світлочутливість цієї системи, уточнила близький до 24 годин внутрішній період і досліджувала застосування цих принципів до нічної роботи та безпеки.
Чи справді внутрішня доба людини дорівнює 24,18 години?
24,18 години — середнє значення з класичного контрольованого дослідження 1999 року, а не універсальне число для кожної людини. Пізніший аналіз великої лабораторної вибірки дав середнє 24,15 години та продемонстрував індивідуальні й статистичні статеві відмінності. Точніше говорити, що людський циркадний період у середньому дуже близький до 24 годин.
Чи достатньо приглушити світло ввечері, щоб виправити сон?
Це може підтримувати циркадне середовище, але проблеми зі сном мають багато можливих механізмів. Якщо причина — хронічне безсоння, апное сну, синдром неспокійних ніг, депресивний або тривожний стан, дія речовин чи інше порушення, лише зміна освітлення не замінює відповідної оцінки й лікування.
Чи будь-який екран увечері «збиває мелатонін»?
Ефект залежить від яскравості, спектра, відстані й площі екрана, тривалості, часу відносно внутрішньої фази та індивідуальної світлочутливості. Окрім світла, екран може впливати на сон через контент і відкладання часу відходу до сну. Тому універсальне правило «будь-який екран = однаковий біологічний ефект» не відповідає доказам.
Чи можна за хронотипом визначити точний циркадний час?
Ні. Хронотип корисний як поведінкова й індивідуальна характеристика, але він не є прямим лабораторним вимірюванням циркадної фази. Для точнішої оцінки в дослідженнях використовують фізіологічні маркери, зокрема час початку секреції мелатоніну в умовах слабкого освітлення.
Чи означає нічна сонливість слабку мотивацію?
Ні. У біологічну ніч циркадна система активно сприяє сну, а тривале неспання додатково підсилює гомеостатичний тиск сну. Мотивація може тимчасово змінити поведінку, але не скасовує ці фізіологічні механізми. Саме тому нічна праця вимагає системного управління графіком, світлом, можливістю сну й ризиками, а не лише заклику «зібратися».
Пов’язані статті
Джерела