Light for Life. Incontri scientifici con le arti

In questo saggio pensato per un pubblico interessato alla luce teatrale e alle atmosfere degli stati d’animo, introdurrò la biologia che si occupa di come la luce influenzi l’umore per cercare di capire perché la luce non è solo estetica, funzionale ed emotiva, ma anche come essa moduli profondamente ogni aspetto della nostra fisiologia e del nostro comportamento. Questa “lezione di biologia” sarà integrata da esempi di mie collaborazioni con artisti e designer che hanno sperimentato e trasformato questi concetti nella loro particolare visione, con ciò illuminando la scienza e rendendola accessibile in un modo diverso.

Ma qui sorge una domanda non tanto teorica, piuttosto schietta: gli artisti sono davvero interessati alla scienza? Non sono piuttosto sedotti e ispirati dagli aspetti visivi, usando così la scienza come una miniera dalla quale estrarre idee? Scavare più a fondo nei concetti e nei dati scientifici richiede sforzo e disciplina¹. Non stiamo parlando di saper apprezzare i vortici colorati dei frattali o le infinite permutazioni dei modelli dei fiocchi di neve, e di incorporare queste immagini in un dato lavoro. La scienza esiste al di là della mera bellezza e produce livelli di intuizioni sorprendenti e con implicazioni pratiche. I frattali sono matematica visiva, producendo una forma geometrica irregolare le cui parti sono una copia dell’intero in scala minore (ne è un esempio perfetto il broccolo romanesco)². La simmetria esagonale di un fiocco di neve riflette l’ordine interno delle molecole d’acqua che si dispongono durante la cristallizzazione. I fiocchi di neve aiutano a capire la formazione della struttura e l’auto assemblaggio. Quindi cosa cerca l’artista quando si impegna ad affrontare un argomento così scientifico? Essere in contatto con la natura, interpretare una parte di sapere con la propria soggettività? E cosa cerca uno scienziato nell’arte? Il lavoro dell’artista porta una maggiore visibilità alla ricerca e una prospettiva esterna rinvigorisce la curiosità dello scienziato. Il fine del mio intervento che qui vorrei esplicitare, nel parlare del tema della luce attraverso “le due culture”, è quello di attirarvi in un altro territorio del sapere. Quando artisti e scienziati interagiscono possono sprigionarsi scintille creative.

Dire luce

Un biologo percepisce e considera la luce in modo molto esistenziale ed evolutivo. Gli organismi viventi che abitano il nostro pianeta emersero da molecole capaci di catturare l’energia del sole e di trasformarla in cellule, foglie, fiori, organi, strutture complesse. Per sopravvivere, gli organismi devono evitare i predatori, ottimizzare il rifornimento di cibo e riprodursi in condizioni favorevoli − in particolare, devono essere preparati al comportamento giusto al momento giusto del giorno, della notte o della stagione³. Non sorprende che, all’inizio dell’evoluzione, i batteri più primitivi abbiano creato il primo elementare ciclo di feedback chimico che ha fornito alla cellula il “tempo interno”. Dagli unicellulari alle piante, agli insetti, ai vertebrati, ai mammiferi, sono stati sviluppati orologi biologici di 24 ore, che manifestano un ritmo individuale preciso ma non esattamente di 24 ore (“circadiano” = di circa un giorno), nella quasi totalità dei loro comportamenti o funzioni. Se vengono lasciati in condizioni costanti senza segnali dal mondo esterno, questi orologi vanno fuori fase rispetto al tempo reale. Il loro più importante agente di sincronizzazione o Zeitgeber⁴ (generatore di tempo) è la luce⁵. 

La luce entra nell’occhio

Pensiamo all’occhio soprattutto come alla porta d’accesso della vista. Infatti, la luce viene trasmessa attraverso i classici fotorecettori della retina, bastoncelli e coni, per differenziare colore, immagini, forme e movimento. La luce ha però anche una serie di funzioni non visive, trasmesse attraverso una classe di fotorecettori scoperta di recente, chiamati cellule gangliari retiniche intrinsecamente fotosensibili (ipRGC), contenenti un fotopigmento, la melanopsina, specificamente sensibile alle lunghezze d’onda blu⁶.  Ora sappiamo che la luce blu stimola l’attenzione e la sera ritarda il sonno attraverso questi meccanismi⁷.

Cosa può fare un artista di queste informazioni? Qui il designer tessile più innovativo della Svizzera, Martin Leuthold, ha tessuto insieme due immagini scientifiche − i fotorecettori della retina e la struttura molecolare del pigmento visivo rodopsina (le spirali colorate) con bellissime immagini tratte dal mondo naturale − fiori, un bruco, farfalle − per creare foulard molto originali.

Le immagini in luce blu di cui sopra rappresentano due delle numerose installazioni e performance che si sono sviluppate a partire da un workshop di una settimana con scienziati e artisti del sonno presso lo Sleep-Wake Centre della Massey University in Nuova Zelanda⁸. Il Waking Tunnel (tunnel del risveglio) creava un’atmosfera di allerta blu brillante sulle scale che portavano alla mostra; il danzatore indossava una tuta a sensori che rilevava le diverse lunghezze d’onda della luce e il movimento veniva convertito in suoni corrispondenti delle diverse lunghezze d’onda.

La luce entra nel cervello

La luce viene trasmessa dai diversi fotorecettori della retina al cervello, creando così la visione ma anche risposte non visive, in particolare quella dell’orologio circadiano. Questo orologio è situato in una piccola area del cervello vicino al nervo ottico, chiamata “nuclei soprachiasmatici” (SCN, suprachiasmatic nuclei). Le frequenze di accensione neuronale (firing rates) nel corso delle 24 ore agiscono come un pacemaker principale che controlla tutti i ritmi del corpo⁹. Questi dati (e altri concernenti la cronobiologia e la scienza del sonno) sono stati trasformati in modo sorprendente in alta moda nella Eri Matsui Spring-Summer Fashion Collection 2012, presentata al Congresso mondiale sul sonno (World Sleep Conference) a Kyoto nel 2011.

L’importanza della luce per l’uomo

Questa scoperta dei fotorecettori blu (blu-sensitive) ha avuto enormi conseguenze non solo per la comprensione del cervello, ma anche per la medicina, l’industria dell’illuminazione e persino per l’architettura e l’urbanistica¹⁰. La luce è uno Zeitgeber per l’orologio biologico, stabilizza il sonno, ha un effetto diretto sull’umore e sulla vigilanza, sulla cognizione e sulle prestazioni, e collega il nostro comportamento quotidiano e le nostre emozioni al naturale ciclo giorno-notte e all’alternarsi delle stagioni. Prima dell’invenzione dell’illuminazione elettrica, gli esseri umani erano esposti principalmente a un’intensa luce diurna all’aperto e a una fioca luce in interni di notte. Ricordiamoci che i segnali luminosi in natura sono dinamici e si estendono su una vasta gamma di illuminamenti che vanno da 0,0001 lux di luce stellare a 100000 lux a mezzogiorno quando splende il sole. Naturalmente la durata della luce diurna, gli spettri e l’intensità dipendono dalla stagione, dalla latitudine e dal tempo locale. Ora passiamo gran parte della nostra giornata esposti a intensità luminose intermedie e costanti che durano fino a sera. Troppa poca luce durante il giorno, troppa luce di notte. In particolare le lunghezze d’onda blu, comuni a computer, tablet e schermi telefonici, non costituiscono il miglior viatico per un buon sonno notturno¹¹. Quindi dovremmo mirare a ricevere abbastanza luce all’aperto ogni mattina, cosa rara nello stile di vita indoor odierno, in interni, ed evitare troppa luce di notte, cosa purtroppo che non avviene per la maggior parte delle persone¹². Stiamo solo lentamente riconoscendo che ci possono essere conseguenze per la salute dovute a cicli di luce-buio irregolari, inadeguati e mal temporizzati¹³.

Nella ricerca cronobiologica abbiamo utilizzato per decenni piccoli monitor da polso che registrano anche la quantità di luce ricevuta (gli odierni Fitbits high-tech), per capire i cicli sonno-veglia e luce-buio, in stato di salute e di malattia. Queste registrazioni possono coprire settimane o mesi e fornire dati non invasivi utili per la diagnosi. L’artista Andreas Horlitz ha utilizzato questi dati di monitoraggio dell’attività per una serie di light box e stampe composite.

Si può vedere quanto l’artista sia stato affascinato dal simbolismo dei cicli sonno-veglia umani combinati con la luce, nelle due stampe che utilizzano immagini del sole e nella colonna illuminata da luci fluorescenti.

Ben presto in questa ricerca la luce brillante è stata testata come antidepressivo per la depressione invernale o Disturbo Affettivo Stagionale (Seasonal Affective Desorder, opportunamente abbreviato in SAD). In tutto il mondo, in particolare nelle latitudini settentrionali, studi clinici controllati hanno fornito forti prove dell’efficacia della luce nella SAD¹⁴, e anche nella depressione non stagionale¹⁵, nella depressione geriatrica¹⁶, e nella malattia bipolare¹⁷. La terapia della luce accuratamente temporizzata è uno strumento importante nella medicina del sonno per risincronizzare il sonno a orari notturni regolari¹⁸. La luce può rallentare il declino cognitivo nella demenza di Alzheimer¹⁹ e migliorare alcuni sintomi del morbo di Parkinson²⁰. Le potenziali applicazioni cliniche della luce sono vaste e ancora in fase di esplorazione.  

Il trattamento classico è con un semplice light box; è raro trovare un’illuminazione curata nel design. Tuttavia, l’industria dell’illuminazione ha riconosciuto immediatamente l’importanza di questi effetti non visivi della luce, e ha sviluppato sistemi di illuminazione dinamica con spettri e intensità variabili nel corso della giornata per simulare le condizioni naturali (ciò che si chiama “Human Centric Lighting”, HCL). Gli effetti non visivi della luce sono stati gradualmente incorporati nelle linee guida e negli standard dell’illuminazione artificiale, che finora si erano concentrati esclusivamente sul comfort visivo.

L’interazione tra la luce e il sonno, la vigilanza e l’umore è stabilita e tuttavia può essere ancora abbastanza sperimentale per un artista.

Luce e architettura

Gli architetti stanno anche considerando come gli edifici e gli spazi urbani possano essere progettati tenendo maggiormente in considerazione la luce diurna²¹. Come disse Le Corbusier, «L’architettura è il gioco magistrale, corretto e magnifico dei volumi composti insieme nella luce»²². In termini di un approccio più concettuale e artistico, Philippe Rahm e Gilles Decosterd hanno creato una simbolica stanza di luce nel padiglione svizzero alla Biennale di Architettura di Venezia²³. Lo spazio era totalmente vuoto, solo pura luce bianca di 10000 lux, con concentrazioni di ossigeno ridotte dal 21% al 14,5%, come si può sperimentare su di una cima nevosa di una montagna svizzera. L’intenso impatto fisiologico poteva essere sentito dopo pochi minuti di immersione.

Diamo per scontato che la luce del giorno sia migliore di quella artificiale, poiché è il segnale che ha definito l’evoluzione della vita sulla terra. Ma non conosciamo ancora tutte le caratteristiche cruciali della luce diurna, che sono diverse persino dai più sofisticati nuovi sistemi di illuminazione, e tra le quali ve ne sono di specificatamente rilevanti per la salute²⁴.

Raramente al chiuso possiamo sperimentare il passaggio del sole che si muove nel cielo e il cambiamento della durata della luce diurna con le stagioni. Colin Fournier, co-architetto del Kunsthaus di Graz, segue queste forme per esplorare la struttura di una casa circadiana “meridiana” (sundial), dove la luce del giorno entra attraverso ugelli progettati per illuminare ogni area destinata alle diverse attività che si svolgono in determinati momenti della giornata.

Dove c’è luce, ci sono anche ombra, buio, notte. Come nell’illuminazione teatrale è importante il contrasto, lo stesso vale per il ritmo geofisico del giorno e della notte. Il segnale biologico chiave non è la luminosità della piena luce del giorno ma le transizioni della zona crepuscolare, dell’alba e del tramonto. Il buio stesso può essere terapeutico, per esempio in alcuni disturbi del sonno e nella mania clinica. Le opere dell’artista Siegrun Appelt hanno a che fare tanto con la luce che con il buio (vedi i suoi progetti Slow Light)²⁵. 

Ci sono così tante potenziali ramificazioni di questo nuovo campo della conoscenza − non solo un trasferimento funzionale agli edifici o ai trattamenti medici, ma anche la messa in discussione della nostra definizione di estetica e la nostra comprensione del benessere umano, animale e vegetale. Di fondamentale importanza le implicazioni per sviluppare una nuova “crono-ecologia”, per vivere di nuovo in armonia con l’ambiente naturale.

 Per ulteriori informazioni: sulla luce terapia al sito www.cet.org e sugli usi della luce diurna al sito www.daylight.academy