Schule Mehr Geist aus der Lampe

1000 Hamburger Schulzimmer werden mit dynamischem Licht ausgestattet. Versuche haben gezeigt: Blau macht müde Kinder munter

Eine grüne Tafel vor der Holzvertäfelung, selbst gemalte Bilder an der Wand, verkleidete Leuchtstoffröhren an der Decke. Auf den ersten Blick unterscheidet sich der Klassenraum der 4a kaum von anderen Schulstuben. Doch dann drückt Michaela Schwindt einen Knopf, die Lichtdusche geht an und erleuchtet den Raum, als sei gerade die Sonne aufgegangen.

Das helle Licht macht wach, und das ist auch nötig. Denn morgens um acht steht die innere Uhr der Kinder noch auf Schlaf, das haben Forscher schon vor Jahren nachgewiesen: Der frühe Schulbeginn ist ein Leistungskiller. An der Hamburger Schule in der Alten Forst werden die Schüler nun mit der Lichtflut auf Trab gebracht. Sie ist 1000 Lux hell, die Farbtemperatur liegt bei 12000 Kelvin, was in etwa einem strahlend blauen Himmel entspricht. Die Grundschule beteiligt sich an einem Modellprojekt in Sachen »Dynamisches Licht«. Je nach Bedarf können die Lehrerinnen ihren Kindern die gewünschte Lichtration verpassen, indem sie per Knopfdruck Beleuchtungsstärke und Farbtemperatur verändern.

Wenn im Lauf des Morgens die Schüler unruhig werden, von Tisch zu Tisch gehen und plaudern, tippt die Lehrerin wieder auf das Tastenfeld. Diesmal wählt sie den Knopf »Beruhigen«: Sofort wird das Licht auf 500 Lux gedimmt, die Farbtemperatur sinkt auf 3200 Kelvin. Die Schüler reagieren auf die Lichtwechsel, sagt Schwindt, »unter dem Beruhigungslicht wird es tatsächlich leiser«. Für konzentriertes Arbeiten wählt sie 1700 Lux helles Licht mit einer Farbtemperatur von 6200 Kelvin, welches dem Tageslicht sehr nahekommt. »Ich habe nun ein Mittel, um die Unterrichtsphasen voneinander abzugrenzen. Die Kinder können sich besser konzentrieren und erbringen bessere Leistungen.«

Diesen subjektiven Eindruck haben Forscher der Hamburger Universitätsklinik Eppendorf (UKE) bestätigt. Über ein Jahr verglichen sie die Leistungen der Klassen, deren Räume mit dynamischem Licht geflutet wurden, mit anderen, bei denen Standardbeleuchtung zum Einsatz kam. Die Ergebnisse des Aufmerksamkeits-Belastungstests und der Leseverständnisprüfungen waren eindeutig. Die Lesegeschwindigkeit der Schüler stieg unter dynamischem Licht um fast 35 Prozent. »Auch die unerwünschte Hyperaktivität von Schülern ließ sich durch das richtige Licht positiv beeinflussen«, sagt Michael Schulte-Markwort von der Klinik für Kinder- und Jugendpsychosomatik am UKE.

Als erstes Bundesland beschloss nun die Stadt Hamburg im Rahmen des Konjunkturprogramms bis zu 1000 Grundschulzimmer mit dynamischem Licht auszustatten. Dieter Kunz, Chefarzt der Psychiatrischen Universitätsklinik der Charité in Berlin, ist überzeugt, dass die Verbesserung der Beleuchtungssituation »erheblich gesteigerte Lernleistungen« zur Folge haben werde. Allerdings warnt der Forscher vor der zu simplen Gleichsetzung von Licht und Leistung. Mehr Lux bedeuten nicht automatisch höhere geistige Effizienz. Sprudelt nämlich die Lichtdusche zu später Stunde, kann sich der Effekt ins Gegenteil verkehren: »Künstliches Licht in der Nacht bringt die innere Uhr durcheinander«, sagt er. Dies lasse den Körper erlahmen; längst sei nachgewiesen, dass Schichtarbeit krank mache.

Schon die Portion Licht beim abendlichen Zähneputzen entfaltet biologische Wirkungen. Bestimmte Lampen könnten daher Schlafstörungen auslösen. Hinweise darauf geben Versuche der Charité am Campus Benjamin Franklin. Dort betreten drei Probanden das Schlaflabor. Bei zehn Lux schwachem Dämmerlicht warten sie ab 19 Uhr auf ihren Einsatz. Während ein Assistent an ihren Köpfen Sensoren für die Hirnstrommessung anbringt, kreuzen sie auf einem Fragebogen an, ob sie sich wach oder müde fühlen. Gleichzeitig kauen sie auf Wattebäuschen. Die Prozedur wiederholen sie alle zehn Minuten bis zum Schlafengehen. »So bestimmen wir den Melatoningehalt im Speichel«, sagt Kunz. Dieses Hormon ist unentbehrlich für einen gesunden Schlaf.

Um 22.30 Uhr, also eine Stunde vor ihrer normalen Zubettgehzeit, wechseln die Probanden den Raum und stellen sich eine halbe Stunde lang vor eine Lampe, wie sie in vielen Badezimmern hängt. Stehend machen die Probanden weiter Kreuze und kauen auf Watte. »Jeden Abend kommt eine andere Lampe mit definierter Helligkeit und Farbtemperatur zum Einsatz«, erläutert Kunz die Vorgehensweise.

Normalerweise steigt der Melatoninpegel am Abend kontinuierlich an. Anders unter der Einwirkung der Leuchtstofflampen. »Innerhalb von zehn Minuten nahm die Melatoninabgabe im Körper ganz erheblich ab«, sagt Kunz, »und zwar unter herkömmlichen Lampen, die jeder von uns zu Hause im Badezimmer hat.« Vor allem kaltweißes Licht unterbricht die Produktion des Hormons, das Schlafsignal bleibt aus. Warmweißes Licht dagegen greift weniger stark in den Hormonhaushalt ein. Der Hauptgrund liegt im hohen Anteil blauen Lichts, das kaltweiße Lampen emittieren; es macht wach. »Als zweites kommt hinzu, wie hell das Licht ist«, sagt Kunz.

Erst seit 2002 kennen Wissenschaftler die Ursache für die biologische Wirksamkeit von blauem Licht. »Bis dahin dachten wir, dass es auf der Netzhaut nur zwei Sorten von Rezeptoren gebe, nämlich Stäbchen und Zäpfchen«, sagt Christian Cajochen von der Psychiatrischen Universitätsklinik Basel. Doch dann entdeckten mehrere Arbeitsgruppen einen dritten Fotorezeptor, der vor allem auf den Blauanteil des Lichts reagiert.

Diese Fotorezeptoren enthalten das lichtempfindliche Pigment Melanopsin. Sobald es blaues Licht registriert, setzt es eine Hormonkaskade in Gang, welche die Ausschüttung des Schlafhormons Melatonin unterdrückt. Die Melanopsin-Rezeptoren sind auch bei den einfachsten Organismen vorhanden. Sie haben einen direkten Draht ins Gehirn, wo sie der inneren Uhr den Takt vorgeben.

Die Erkenntnis, dass Blaulicht aktivierend wirkt, machen sich Hersteller neuartiger Lampen zunutze. Die blauen LEDs der GoLite Blue von Philips sollen die Müdigkeit vertreiben. Schon 15 Minuten Bestrahlung mit der handlichen Lampe im Taschenformat helfen angeblich gegen einen Jetlag oder vertreiben akute Müdigkeit. Kunz ist von der Wirksamkeit des blauen Lichts überzeugt: »Wenn wir am Tag eine Beleuchtung mit einem hohen Blauanteil haben, dann vergrößert das direkt die Aktivität im Gehirn – als hätten wir einen Kaffee getrunken.«

Niemand würde matten Grundschülern Koffein verpassen. Doch offenbar lässt sich mit Licht das gleiche Ergebnis erzielen. Viele Lampen liefern diesen Kick jedoch zur Unzeit. Schlafforscher Kunz rät zum Beispiel davon ab, am Abend kaltweiße Energiesparlampen einzusetzen. Für die Tagesbeleuchtung mögen diese geeignet sein, »als Abendbeleuchtung im Wohnbereich sind sie nicht gesundheitsfördernd«. Er wünscht sich daher, dass sämtliche Lichtsituationen neu getestet werden. Die Lampe der Zukunft, egal ob auf der Straße oder im Büro, soll auf die innere Uhr Rücksicht nehmen – und für jede Tageszeit die passende Farbtemperatur liefern. »Licht ist ein komplexes Medikament«, sagt Cajochen, »es kommt auf das exakte Timing an.«

Damit also fortan die Schüler aufgeweckt in den Unterricht starten, gibt es zwei Möglichkeiten. Entweder die Lehrerin drückt auf den passenden Knopf. Oder die Schüler schlafen länger aus.