Нажмите "Enter" для пропуска содержимого

Синхронизатор для импульсного света: Синхронизаторы для вспышек – каталог, купить синхронизатор для вспышки на Фотошанс.ру

Содержание

Бесплатные уроки — whitephotoschool.ru

УСПЕЙ ЗАПИСАТЬСЯ НА УНИКАЛЬНЫЙ КУРС ПО СВЕТУ 

«ГУРУ СВЕТА ONLINE»

 


Краткая справка к уроку

Ступень экспозиции (или шаг, стоп, f-stop) при изменении экспозиции «на ступень» происходит двукратное увеличение или уменьшение количества света, попадающего на матрицу камеры.

Например, если фотограф увеличивает экспозицию на одну ступень, то это означает, что на следующем кадре будет в два раза больше света, чем на предыдущем.

 

Под экспозицией подразумевается количество света, которое попадёт на матрицу фотоаппарата (или плёнку), она зависит от значений трёх составляющих: длительности выдержки, размера диафрагмы и светочувствительности (ISO). А в случае студийной съёмки добавляется ещё и четвёртая — мощность источника света.

Все эти параметры измеряются в разных единицах, поэтому для обозначение общего изменения экспозиции было введено понятие ступени.

Синхронизатор (трансмиттер, передатчик) — устройство для удалённого «поджигания» вспышек. Многие синхронизаторы (например, как в видеоуроке — синхронизатор Profoto Air Remote) также позволяют удалённо управлять вспышками: изменять мощность вспышки, включать/выключать моделирующий свет и саму вспышку, переключаться между каналами и группами. Подключается в горячий башмак камеры.

 

Горячий башмак – это металлическое крепление на верхней части камеры, которое служит для присоединения фотовспышки, синхронизатора или других аксессуаров.

«Поджечь» вспышку — заставить вспышку сработать. От синхронизатора, синхрокабеля или другой вспышки.


Пилотный свет (пилот, моделирующий свет) — это постоянный источник света, который позволяет примерно увидеть, как ляжет свет от вспышки на модель. В студийных моноблоках это лампочка (галогенная или светодиодная), расположенная внутри моноблока рядом со вспышечной. В момент вспышки пилот автоматически гаснет и никак не влияет на итоговую фотографию.

Как работать в фотостудии с профессиональным оборудованием АНТРЕСОЛЬ

Как работать в фотостудии с профессиональным оборудованием!?В этой статье мы напишем о том как работать с импульсным светом.

Не так давно мы уже писали об этом, но как говорится повторение мать учения! Итак начнем, вы выбрали студию и забронировали удобное для вас время. И вот этот день настал! Берем фотоаппарат и вперед!

 В самом начале съемки подключаем  студийное оборудование к розетке, если же разеток не хватает и приходится использовать удлинители,  не подключайте сразу все в один удлинитель, распределите нагрузку по разным разеткам равномерно для безопасности.

Как пользоваться синхронизатором.

На студии вам выдадут синхронизатор! Этот аппаратик соединяет ваш фотоаппарат и световое оборудование студии. Одеваем его на горячий башмак, включаем и проверяем, что бы на синхронизаторе и моноблоке (студийном свете) был выставлен один и тот же радио канал.

Для чего нужны радио каналы.

Например в одном помещении идет сразу 2 съемки, в одном углу один фотограф снимает одежду, а в другом углу второй фотограф снимает предметку. И вы не должны мешать друг другу, свет первого фотографа не должен срабатывать от синхронизатора второго, для этого мы выставляем разные каналы, у первого первый канал у второго второй. Таким образом работая на разных каналах свет будет срабатывать только на своем канале и фотографы не будут мешать друг другу.

С синхронизатором разобрались, но  только от него свет не заработает. Оборудование напрямую зависит от выдержки  вашего фотоаппарата !

Что такое выдержка и зачем она нужна.

Выдержка – это время, за которое свет проникает через объектив  и попадает на светочувствительный элемент, матрицу или пленку.

Выдержка, как правило, измеряется в долях секунды и обозначается дробью, например, 1/60 секунды. Но чаще выдержку обозначают простым числом – 60 (понимая под этим дробь 1/60). Выдержка может принимать ряд значений, который может позволить конкретный фотоаппарат: … 1/2, 1/25, 1/50, 1/250, 1/1000, 1/5000 … и тд.

Для того, что бы студийный свет среагировал, нам нужно настроить правильную выдержку, так как все фотоаппараты разные, выдержка настраиваться опытным путем индивидуально для каждого. Примерное (стандартное) значение выдержки 1/125. Но бывают случаю когда на других фотоаппаратах выдержка может принимать значения 1/2000 и другие.

Как понять, что вы правильно настроили выдержку.

Во первых сработает оборудование, произойдет вспышка. Во вторых на снимке не должно быть черной или белой полосы. Если снимок получился слишком темным или наоборот пересвеченным. Попробуйте ближайшие значения выдержки, но не забывайте, что качество снимка напрямую зависит от ISO и диафрагмы, а так же  от мощности вспышки и схемы света. Но обо всем по порядку. Про выдержку же следует объяснить ещё: чтобы снимок получился, нужно синхронизировать выдержку фотоаппарата с выдержкой (временем срабатывания) светового оборудования. Выдержка 1/1000 намного быстрее (короче) выдержки 1/25. Если выдержка на фотоаппарате слишком короткая, то затвор камеры срабатывает быстрее, чем вспыхивает свет, от чего возникает затемнение на снике.

Что такое ISO.

Мы старались идти по порядку, но все таки упустили один момент – ISO лучше настроить в самом начале съемки, как правило при работе со студийным оборудованием, значение ISO должны быть 100.

Но световые схемы бывают разные, быть может вы хотите отразить на снимке полумрак, или наоборот, в таком случае конечно же варьируйте значениями светочувствительности и другими настройками вашего фотоаппарата и студийных приборов. Это ваши кисти при создании картины.

ISO – это мера измерения светочувствительности съёмочной поверхности – плёнка, матрица цифрового фотоаппарата, фотобумага. Чем выше ISO, тем выше светочувствительность. На солнце используют низкие значения – 25, 50, 100, 150 – в темноте – высокие – 400, 600, 800, 1600 итп. 

Оборудование включено, синхронизатор уставновлен, включен и выставлен на правильный канал. ISO  выставили, выдержку настроили, а снимок не достаточно четкий или до сих пор еще слишком светлый или темный? Беремся за диафрагму!

Зачем нужна диафрагма и что это такое.

Диафрагма фотоаппарата — изменяемая “мембрана” из лепестков. Значения диафрагмы влияют сразу на два свойства изображения: светосилу (количества света, проходимого внутрь фотоаппарата) и глубину резкости (расстояние от камеры между ближней и дальней границами). В диапазон глубины резкости попадают предметы чёткие “в фокусе”, за пределами глубины резкости всё размыто и нечётко.

Значение диафрагмы- это размер диаметра открытого отверстия лепестковой мембраны внутри объектива. Чем меньше диаметр (меньше отверстие) тем меньше проникает свет и тем шире глубина резкости. И наоборот чем больше отверстие тем больше проникает свет, и тем меньше предметов попадает в зону резкости. Обозначается как f/2, f/1,8 и т.д.

Итак мы узнали, для чего нужен синхронизатор и как им пользоваться, что такое ISO, выдержка, диафрагма и как они влияют на качество снимка.  Настроив эти параметры  у нас наконец то получилось четкий, правильно освещенный снимок.  Но для художественной фотографии и этого мало! Но не пугайтесь, все просто и чем больше будет практики тем легче вам будет! Многие параметры вы уже будете выставлять за пару секунд на  интуитивном уровне!

Как работать с моноблоком.

Так что же нам еще нужно!? Научиться рисовать светом! Во первых на самом моноблоке можно выставлять мощность вспышки. На импульсных моноблоках всегда можно включить пилотный свет (постоянный), но его не достаточно для съемки, он предназначен для того чтобы видеть как ложатся тени или блики, при перемещении света. С помощью игры светотени наш снимок становится более объемным.

Световой рисунок. Световые схемы.

Световая схема – это схема расстановки осветительных приборов, при которой вы и получаете определённые эффекты и рисунки.

С помощью световой схемы мы создаем  световой рисунок, мы регулируем куда и как падает тень, где появляется блик, а быть можем нам нужна фотография полностью без тени. Существует множество световых схем, вы можете поискать схемы в интернете и увидите их многообразие! Перед тем как идти в фотостудию распечатайте несколько схем и используйте их в практике,  но убедитесь что оборудование и насадки изображенные на той схеме, что вам понравилась, есть  в студии, которую вы выбрали.

Рисунок света напрямую зависит от насадок на моноблоки. Они бывают разные: различной величины и формы софтбоксы, портретная тарелка, рефлекторы, конусный рефлектор, шторки с цветными фильтрами, соты и т.д. Подробнее об этом мы напишем в нашей следующей статье!

Посоветуем немножко: Как работать в фотостудии с профессиональным оборудованием.

Мы советуем тщательно готовится к фотосессии в профессиональной студии или на улице или в любом другом месте. Вы же художник, а не просто человек нажимающий на кнопку фотоаппарата. Раннее мы писали о том как подготовится к фотосессии в студии.

Заранее разберитесь в настройках фотоаппарата, где находиться выдержка, диафрагма, светочувствительность и как эти параметры настраиваются. Так как фотоаппараты все разные и администратор не может знать их все, что бы быстро вам помочь настроить фотоаппарат, а ведь время забронированное вами идет, так зачем же тратить его на то, что вы можете сделать дома и уже, придя в студию, не тратить время на поиски где и как настраивается тот или иной параметр.

С оборудованием вам всегда поможет администратор, он покажет и расскажет где, как и что включается. Как меняются насадки. Если вы сомневаетесь, то всегда лучше позвать администратора, чтобы сменить насадку или поставить другой бумажный фон.

Распечатайте световые схемы, они будут для вас как шпаргалки в создании снимка.

Правильно распределите свое время! Пока вы настраиваете свет, модель готовится к съемке. Просмотреть фотографии можно уже после съемки в любом другом месте. Конечно порой  необходимо просмотреть несколько кадров, чтобы понять, что нужно изменить, показав модели снимок гораздо проще объяснить, что и как вы хотите в нем изменить, какую принять  позу, выражение глаз и т.д. Скажем так, просмотр кадров должен быть по делу!

Все это сэкономит ваше время в студии, помните отсчет времени начинается с забронированного вами времени, а не с того момента как вы пришли. А это значит опаздывать нельзя! Нужно во время начать и вовремя закончить. Что значит вовремя закончить, например вы забронировали студию на 2 часа, скажем с 12:00 – 14:00. Это значит, что войти в студию вы должны в 12:00,  а выйти в 14:00, именно выйти, освободить студию, а не просто закончить съемку и начать собираться. Ведь за вами тоже идут люди, вам бы самим не понравилось если бы вас заставили ждать, ведь идет именно то время которое вы уже оплатили, продлить вам его никто не сможет, особенно если график студии очень плотный. Давайте ценить и уважать друг друга!

Творите с любовью, друзья! мы ждем вас!

Просто о студийной съемке. Настройка фотоаппарата и вспышек в фотостудии. Часть 2

Как правило, если вы меняете яркость вспышки, пропорционально меняется и яркость пилотного света, для того, чтобы фотограф видел реальную картину. Привязку яркости пилотного света к яркости импульсного можно отключить или выключить пилотный свет вовсе. Лично я перед съемкой проверяю, меняется ли яркость пилотного света, когда я меняю мощность импульса. Мне удобнее сразу видеть, что происходит со светотеневым рисунком.

Также на студийных вспышках можно выбрать способ синхронизации с фотоаппаратом. Синхронизация может производиться по радиоканалу. Для этого, в горячий башмак фотоаппарата (гнездо для вспышки) одевается радиопередатчик, а в студийной вспышке находится приемник. Второй стандартный способ синхронизации студийной вспышки и фотоаппарата — это реакция вспышки на резкий перепад яркости в помещении. В студийной вспышке есть свето-ловушка и если она включена, то вспышка сработает при резком изменении яркости в помещении. Например, если сработает другая вспышка. Существуют инфракрасные синхронизаторы. Они ставятся в горячий башмак фотоаппарата и когда фотограф делает кадры, эти синхронизаторы дают вспышку света в инфракрасном спектре, который не влияет на общий свето-теневой рисунок, поскольку практически невидим матрицей фотоаппарата, зато студийные вспышки запускает. У инфракрасных синхронизаторов есть недостатки. Если студийная вспышка спряталась в углу или за декорацией, она может не «увидеть» инфракрасный сигнал. Кроме того, иногда на глянцевых поверхностях от инфракрасных синхронизаторов остаются красные блики в кадре.

В современных студиях обычно используют радиосинхронизаторы. Иногда радиоприемник вешают на одну вспышку, а остальные «ловят» перепад яркости и срабатывают запускаемые той, на которой висит приемник синхронизатора. Но это иногда. Чаще на всех вспышках есть приемник радиосинхронизатора.

Когда вы приходите в студию — вам выдают уже настроенный синхронизатор и, вам нужно его просто надеть на ваш фотоаппарат и можно начинать съемку.

Звуковое подтверждение готовности к работе.

После того, как вспышка пыхнула, ей нужно какое-то время чтобы перезарядиться (пол секунды / секунда). Когда вспышка перезарядилась и готова к работе, она подает звуковой сигнал – пищит.

Сброс заряда при снижении мощности.

Обычно студийная вспышка после включения за пол секунды / секунду накапливает заряд, после этого она готова выдать этот заряд в виде светового импульса. Чем больше заряда накопит вспышка, тем ярче она пыхнет. Сколько этого заряда накапливать, вспышка «решает» в зависимости от того, какое значение установлено на регуляторе мощности (яркости) импульса.

Если вы хотите увеличить мощность – крутите регулятор и вспышка накопит больше заряда.

А если вспышка накопила заряд, а вы после этого уменьшите мощность – ей потребуется сбросить часть накопленного заряда. В современных вспышках, если вы уменьшаете заряд, вспышка сразу после уменьшения сама пыхает, сбрасывая «лишнее электричество». Но если в студии не новые или дешевые вспышки, вам после уменьшения мощности нужно нажать кнопку «тест», чтобы сбросить лишний заряд. Если этого не сделать ничего страшного не произойдет. Просто первая фотография, сделанная после уменьшения мощности, будет пересвечена, поскольку пых будет на той мощности, которая была еще до уменьшения. А дальше вспышка будет выдавать уже ту мощность, которую вы поставили.

У меня иногда спрашивают, может ли встроенная в фотоаппарат вспышка запустить студийные.

Да, но важно понимать, что накамерная вспышка может запустить студийные только в режиме «мануал». Если в вашем фотоаппарате есть возможность включить на вспышке режим «мануал» — можно установить встроенную в фотоаппарат вспышку на минимум. Тогда она не будет вмешиваться в светотеневой рисунок, но её импульса будет достаточно, чтобы запустить студийные источники. На студийных включаем свето-ловушку и спокойно работаем.

Если же встроенная в фотоаппарат вспышка может работать только в TTL и режима «мануал» у неё нет — без танцев с бубнами запускать ею студийные источники света не получится. В TTL накамерная вспышка выдает два импульса. Первый – тестовый, когда шторки фотоаппарата еще закрыты. Соответственно студийные вспышки запустит тестовый импульс, а ваш фотоаппарат еще не снимает в это время. Он снимает во время второго основного импульса. Но так как студийные вспышки среагировали на первый тестовый импульс, то в момент основного импульса, когда фотоаппарат снимает, студийные вспышки будут перезаряжаться и не сработают.

На многих фотоаппаратах встроенная вспышка не умеет работать в режиме «мануал» только TTL. Но это не проблема, в каждой студии есть несколько синхронизаторов и вряд ли вам понадобится использовать накамерную вспышку для синхронизации со студийными. Если вы всё же хотите знать танец с бубнами как запускать студийные вспышки накамерной TTL-ной — читайте здесь.

Основные кнопки и регуляторы на студийной вспышке.

  1. Регулятор яркости
  2. Включение / выключение светоловушки (синхронизации по изменению яркости в помещении)
  3. Включение / выключение пилотного света
  4. Отключение привязки яркости импульсного и пилотного света.
  5. Включение / выключение звукового подтверждения того, что вспышка зарядилась.
  6. Радиоканал. Нужно чтобы вспышка и синхронизатор работали на одном канале. Канал настраивается отдельно на вспышке и отдельно на синхронизаторе.
  7. Кнопка «тест». По нажатию этой кнопки вспышка срабатывает. Такая кнопка есть и на вспышке, и на синхронизаторе.

А почему у меня…

Черная полоса сбоку кадра? Слишком короткая выдержка – поставьте 1/125 точно спасет ситуацию, возможно подойдет и 1/200, но короче уже не вариант.

Студийная вспышка включена в сеть, но не срабатывает? Проверьте на одном ли она канале с синхронизатором. Если не знаете, как проверить – зовите администратора студии.

Синхронизация студийных импульсных приборов | printservice.pro

Синхронизация импульса — одновременность открытия затвора камеры и импульса света от студийного прибора или накамерной вспышки. В фотокамерах со шторно-щелевым затвором замыкание специального микроконтакта, который имеет выход на корпусе камеры, происходит в момент полного «открывания» первой шторки. У многих камер дополнительно имеется режим синхронизации по второй шторке, соответственно сигнал поступает в момент, предшествующий началу движения «закрывания» второй шторки. У камер с центральным затвором подача сигнала на вспышку происходит в момент, когда лепестки затвора полностью раскрылись. В электронных камерах механический контакт отсутствует, запуск вспышки осуществляется путём коммутации электронной цепи.
Известно о трёх основных способах синхронизации студийных импульсных приборов: синхрокабель, радиосинхронизатор, и синхронизация по импульсу от вспышки фотоаппарата или ИК-излучения.
Синхрокабель.

Проводная синхронизация

Проводная синхронизация использовалась ещё в классической пленочной фотографии, когда вместо студийных вспышек использовали одноразовые стеклянные колбы. В колбу помещали магниевую фольгу, которая поджигалась от электрического разряда. Этот способ является самым дешевым, а во многих случаях самым удобным и надежным способом запуска одиночного импульсного прибора. Для проводной синхронизации нужен только специальный шнур (синхрокабель), который соединяет стандартное коаксиальное гнездо синхронизации (ISO 519 standard terminal) на корпусе камеры с соответствующим гнездом источника импульсного света. Длина стандартного кабеля 5 метров. 10-метровые кабели толще и дороже 5-метровых, поскольку с увеличением длины повышаются требования к сопротивлению и качеству изоляции. При удалении камеры от прибора на расстояние более 10 метров надежность «поджига» резко снижается.
Для синхронизации нескольких студийных вспышек потребуется специальное устройство — «разветвитель». Но при увеличении количества импульсных приборов схема коммутации усложняется и становится ненадёжной. Решение этой проблемы следующее: современные студийные приборы имеют световые «ловушки», которые могут запускать прибор под действием внешней вспышки, поэтому достаточно синхронизировать кабелем всего один источник («ведущий» или Master), а остальные («ведомые» или Slave) будут синхронизироваться автоматически от импульса «ведущий» источника. Нельзя забывать, что при такой синхронизации «ведомые» вспышки должны находиться в прямой видимости и не очень далеко от «ведущей» вспышки.
Инфракрасный (ИК) синхронизатор.

Синхронизация по световому или ИК-импульсу

Этот метод синхронизации основан на применении «ловушек». «Ловушки» могут быть встроены в сами импульсные приборы или могут быть выполнены в виде отдельных устройств. Инфракрасный (ИК) синхронизатор или флэш-трансмиттер представляет собой маломощную вспышку, на излучатель которой надет темно-красный ИК-фильтр. По принципу действия такое устройство похоже на пульт дистанционного управления телевизором. Синхронизация происходит через инфракрасный импульс. Фотоэлементы «ловушек» регистрируют импульс от ИК-синхронизатора или от накамерной вспышки.
Сравнивая с проводной синхронизацией, стоить отметить что применение ИК-синхронизатора даёт большую свободу при передвижении по студии. Однако у этого типа синхронизации есть существенные ограничения в использовании: яркое освещение сильно мешает работе фотоэлементу «ловушки», существенное расстояние от фотографа до установленных им осветительных приборов, «ловушка» не отличает «свой» импульс от чужого (при работе нескольких фотографов с накамерными вспышками «ловушки» будут реагировать на все импульсы без исключения). Все эти ограничения не существенны для синхронизация по радиоканалу.
Комплект для радиосинхронизации.

Синхронизация по радиоканалу

Принцип работы такой же как и у инфракрасной синхронизации только основан на радиоволнах. Для синхронизации вспышек по радиоканалу необходим передатчик, который соединяется с камерой при помощи синхроконтакта, и один или несколько приемников (радио-ловушек), которые соединяются с синхровходом импульсных приборов. Радиосинхронизация позволяет снимать из любой точки в радиусе действия радиоволны.
Слабое место недорогих систем в том, что радио-ловушка, работающая на определенной частоте с радиосинхронизатором, имеет широкий спектр излучения и «хватает» сигналы от других устройств, работающих на этих частотах.
Отдельно стоит отметить ограничение на длительность выдержки, при которой возможна съемка. Дело в том, что сигнал поступает на студийную вспышку с некоторой задержкой. Получается, что к моменту срабатывания вспышки затвор камеры уже находится в открытом состоянии. И если затвор закроется еще до того как закончится импульс, то снимок не получит нужной экспозиции. Поэтому фотографы вынуждены пользоваться более длительными выдержками, чем при работе с другими типами синхронизации.

Синхронизаторы

Порядок: от дешевых к дорогим
  • от дешевых к дорогим
  • от дорогих к дешевым
  • популярные

Фильтр

 

Радиосинхронизаторы

Синхронизатор для вспышки делает работу фотографа удобнее. А поскольку он работает без использования проводов, творческий процесс съемки никак не ограничивается. Можно мгновенно в любом месте делать качественные снимки (вспышка сработает автоматически).
Существует немало фирм, которые занимаются изготовлением радиосинхронизаторов. К примеру, торговая марка Falcon имеет целую линейку моделей с бюджетной ценой. Радиосинхронизатор для вспышки этого бренда отличается хорошим качеством, поэтому могут стать удачной покупкой в качестве эконом-варианта или оборудования для тех, кто постигает азы фотомастерства и не готов к серьезным тратам. Немного дороже обойдутся радиосинхронизаторы для вспышек от Visico,Micropro и других фирм.
Вспышки различных ценовых категорий и производителей различаются между собой, прежде всего, своим функционалом. Но их основной принцип действия сохраняется. Точно так же, как пульт дистанционного управления они передают сигналы, используя инфракрасный световой диапазон. На качестве фотографий и процессе работы инфракрасный свет не отражается никак. Вспышки, использующиеся в студиях, не конфликтуют с инфракрасным светом (бывают очень редкие исключения). Фотоаппарату при работе с радиосинхронизатором тоже совсем ничего не грозит, так как последний имеет совсем не большую мощность, в качестве элемента питания, в основном, использует пальчиковые батарейки, и работает совершенно д другом диапазоне.
Радиосинхронизатор для вспышек делает работу фотографа проще, так как позволяет сосредотачиваться на съемке и не отвлекаться по мелочам. Демократичная цена позволяет даже новичку повысить эффективность своей работы за счет радиосинхронизатора. Но можно заметить, что цены на устройства колеблются в довольно широком диапазоне. В этом случае стоимость зависит от торговой марки, дополнительного функционала, уровня мощности и диапазона импульса, а также от того, с каким перечнем камер и вспышек может сочетаться радиосинхронизатор. Купить радиосинхронизатор, синхронизатор на вспышку Вы можете в нашем магазине Bomber.com.ua

Фэшн-съемка на iPhone. Смартфон и импульсный свет [#ProСвет №12]

В этом уроке мы будем использовать студийное импульсное освещение для профессиональной съёмки на iPhone! Сегодня мы будем эксперемегнтировать в направлении фэшн-фотографии. Не подумайте, что это реклама продукции Apple, просто на момент написания статьи (и съёмки видео) техническая возможность синхронизации была только с iPhone (модели начиная с 7 и старше). Я уверен, что некоторые читатели со скепсисом отнесутся к подобного рода “экспериментам”, но я вас уверяю, к концу статьи предвзятость точно улетучится.

© Илья Кайгородов / Photar.ru

На мой взгляд, появление такой технической возможности, как синхронизация импульса с камерой смартфона может существенно изменить правила игры. Особенно это касается рынка коммерческих съёмок для социальных сетей. Ведь согласитесь, огромная доля снимков для соц. сетей делается как раз таки на смартфоны, которые дают приемлемое качество. К тому же смартфон всегда находятся под рукой и не требует никаких специальных технических знаний для получения приемлемого результата. Также люди, снимающие на телефоны, чаще всего сла́бо или вовсе не разбираются, как работать с фотокамерами (да оно им и не нужно). Поэтому не удивительно, что на рынке появились такие приборы и решения, которые позволяют значительно улучшить качество контента, снимаемого на телефон.

Прибор Profoto B10 Plus © Илья Кайгородов / Photar.ru

Конечно, можно сказать, что давным-давно есть LED-панели, постоянный, да и, в конце концов, естественный свет с отражателями и рассеивателями… Но всё это не даёт той степени контроля и тех возможностей, что обеспечивает импульсное освещение. Давайте по порядку.

Естественный свет имеет свойство быть неподходящим или недостаточно ярким для вашего сюжета, к тому же его в принципе может не быть. Солнце скрылось за тучи или ушло совсем, либо светит не туда, что даже при использовании отражателя или рассеивателя не даёт нужного результата.

Освещение в помещении, используемом для съемки, тусклое, разноцветное, либо освещает объект не так, как вам бы того хотелось (и отражатель или рассеиватель также тут не помогут). Можно использовать мобильные или стационарные приборы постоянного света, работающие от сети. Для помещения таких приборов может вполне хватить, но только при условии тусклого естественного света. А если свет “гуляет” туда-сюда, то постоянного и контролируемого качественного результата добиться не выйдет. По этой причине фотографы и используют импульсный свет, который обладает большой мощностью и позволяет модифицировать себя через различные насадки.

Вспышка Profoto C1 Plus и приложение Profoto. © Илья Кайгородов / Photar.ru

Именно эти его преимущества так давно хотелось получить в мобильной фотографии. Собственно что и произошло с выпуском компанией Profoto мобильных приборов С1 и C1 Plus, а чуть позже была добавлена возможность синхронизации B10 и B10 Plus. Они подключаются к вашему iPhone через Bluetooth и позволяют использовать камеру смартфона на максимум.

Предметная съемка на iPhone. Бэкстейдж. © Илья Кайгородов / Photar.ru

В прошлой статье и видео я рассказывал, как использовал эти приборы в предметной съёмке, которая, пожалуй, является самым распространённым типом коммерческой съёмки для социальных сетей. В этот раз я расскажу, как добиться крутого результата снимая на улице одежду на модели в условиях яркого, но не подходящего солнечного света. Под неподходящим светом я подразумеваю слишком высоко расположенное солнце, которое даёт неопрятные тени, а порой даже очень сильно деформирует черты лица модели и одежду.

Приложение Profoto Camera для iPhone

Съёмка на смартфон с использованием импульсного света Profoto возможна только через фирменное приложение Profoto Camera (AppStore), в котором вы управляете всеми настройками. Приложение очень простое и интуитивно понятное, так что разобраться с ним будет очень легко. Тем не менее давайте пройдёмся по основным моментам интерфейса.

Изначально приложение было рассчитано на беспроводное управление вспышками Profoto со смартфона. Но, с анонсом вспышек Profoto С1/С1 Plus было добавлен раздел камера. Хотя синхронизация со вспышками B10 и B10 Plus доступна только на смартфонах старше iPhone 7, приложение доступно также для девайсов под управлением Android (GooglePlay) и телефонов бренда Huawei (AppGallery). Следует отметить, что мобильные вспышки Profoto C1 и C1 Plus работают также с топовыми моделями компании Huawei, в чем вы могли убедиться в наших обзорах этих смартфонов (смотрите в разделе обзоры).

Чтобы приложение заработало, необходимо войти в свой аукнут Profoto или, если его нет, зарегестрироваться. Без регистрации функционал приложения полностью недоступен. Для регистрации вам необязательно обладать устройствами Profoto, то есть при регистрации не требуется ввод серийного номера.

После авторизации приложение запросит разрешение на использование системных функций, в том числе доступ к камере.

Основное окно приложения – это камера. Камерой можно пользоваться даже без подключённых устройств Profoto. Надо сказать, что приложение удобное и интуитивно понятное. Здесь есть управление экспозицией – в автоматическом режиме доступна компенсация, а в ручном управление ISO и выдержкой. А также есть возможность  управления балансом белого и установка таймера.

Подключение вспышки очень простое: в окне камеры жмём на плюсик и далее включаем прибор, если он до этого не был включён. В нашем случае мы сейчас подключаем Profoto B10.

Обнаружение вспышки происходит моментально.

Однако, стоит уточнить, что на приборе должен быть обязательно включен Bluetooth – в этом случае на дисплее будет отображен соответствующий значок. Для включения Bluetooth заходим в настройки (нажатием на центральную ручку), выбираем раздел Bluetooth и устанавливаем значение YES для пункта Discoverable.

После подключения к прибору приложение предложит зарегистрировать устройство в вашей учётной записи Profoto. Если прибор ваш, то жмём Register device, если прибор не ваш (например, взят в аренду), то жмем Skip (not my device).

Когда прибор подключён к смартфону, в меню камеры появятся два новых пункта управления вспышкой и пилотный светом. Как видите, всё действительно довольно просто и интуитивно понятно. Единственное, чем вы не можете управлять, это диафрагма. Дело в том, что на камерах всех смартфонов установлена фиксированная диафрагма. Во время того, когда подключен смартфон к прибору, управление мощностью, пилотный светом, как и в принципе любыми настройками устройства не доступны на приборе, а осуществляются исключительно через приложение на телефоне.

Стоит отметить, что приложение Profoto умеет сохранять файлы HEIF, JPEG и JPEG+RAW. Изображения можно прямо из библиотеки приложения открыть в мобильном Lightroom или любом другом редакторе. Таким образом весь процесс производства может осуществляться на смартфоне, без задействования компьютера.

Помимо камеры, присутствует важный раздел Remote control. Здесь отображены все подключённые приборы, доступно расширенное управление и настройка приборов. А также именно через этот раздел происходит управление вспышками в случае использования синхронизатора Profoto Connect.

Практическая съёмка

Итак, начнём. Первая сцена имеет достаточно простой подход к освещению, в котором контровым и фоновым источником является высоко стоящее солнце, а рисующим светом на модель выступает Profoto B10 Plus. Этот прибор обладает самой большой мощностью из всей линейки (500 Дж, это как самые распространённые импульсные приборы в студиях). Такая мощность очень важна в условиях, когда вы хотите поспорить с ярким естественным светом. Вспышка светит через софтбокс Profoto 2×3 системы OCF (об этой системе посмотрите наш предыдущий ролик) для того чтобы свет стал мягче и световое поле стало шире.

Снято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/500, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ruВ модных съёмках мягкий свет используется достаточно часто, так как он красиво смотрится не только на одежде, но и на лицах моделей. Поскольку свет на фоне достаточно контрастный, я решил осветить модель также контрастно и для получения этого эффекта я расположил прибор чуть больше чем в метре от неё. Обратите внимание, что прибор расположен выше головы модели и направлен вниз.

Profoto B10 Plus + OCF Softbox 2×3′. © Илья Кайгородов / Photar.ru

Подобная расстановка даёт возможность использовать весь свет прибора, без разлёта его над головой модели в никуда. Стоит очень внимательно относиться к контрастам освещения фона и главного объекта. Чаще всего если фон освещён контрастнее, то он привлекает к себе больше внимания чем главный объект. И в таких ситуациях обойтись без дополнительного освещения практически невозможно. Но в нашем случае использование вспышки дало необходимый результат и модель освещена контрастнее фона, что сразу привлекает к ней внимание. Согласитесь, поверить, что эти снимки сделаны на телефон достаточно сложно!

Снято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/500, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ruСнято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/500, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ruСнято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/500, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ru

Вторая наша сцена кардинально отличается по характеру распространения естественного света на модель и на фон. Первое, что стоит отметить, модель находится в тени, а вот фон освещён очень ярко, что для смартфона оказалось неподъёмной задачей со стороны динамического диапазона.

Снято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/400, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ru

Если в предыдущей сцене вместо вспышки можно было использовать отражатель и получить подобный результат (так как было что отражать), то здесь такой подход уже не сработает. В итоге я буду делать похожее освещение, как на предыдущей локации, но контровым освещением уже станет не солнце, а прибор Profoto B10 мощностью 250 Дж c надетыми шторками. Рисующий свет я по-прежнему использую на максимальной мощности и пропускаю через Profoto OCF Softbox 2×3′.

Profoto B10 Plus с софтбоксом в качестве рисующего, конторой свет B10 со шторками. © Илья Кайгородов / Photar.ru

Также рисующий свет находится достаточно близко к модели и чуть сбоку для получения контраста и более выраженной теневой стороны, которая отдельно отрисовывается контровым светом.

Снято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/400, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ru

Как я писал выше, мой iPhone 8 Plus не очень хорошо справлялся со столь большим перепадом яркостей между фоном и моделью, поэтому я решил убрать с фона яркое белое здание, сместив модель на фон более тёмного здания.

© Илья Кайгородов / Photar.ru

Схема света осталась прежней, единственное, что я решил изменить, – контровой источник света теперь виден в кадре, чтобы разнообразить фон.

Конторой источник в правом верхнем углу. Снято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/320, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ru

В предыдущей локации мне не нравилось то, что ярко выраженные геометричные линии окон и фасада на доме слегка отвлекали от модели, поэтому мы ещё немного сместились так, чтобы фоном стала лестница и вход в гостиницу.

Один источник света Profoto B10 Plus + OCF Softbox 2×3′. © Илья Кайгородов / Photar.ru

Здесь я уже решил использовать только один прибор, так как контровой свет, на мой взгляд, был бы лишним. Как вы уже догадались, в качестве насадки на рисующий свет я использовал всё тот же софтбокс. В этой сцене он лег на модель также гармонично. Как и в других локациях, находящихся в тени, использовать отражатель здесь не получится, а дополнительный постоянный свет (слабее 1 кВт) был бы слишком слаб, чтобы хоть как-то подсветить модель.

Снято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/125, f/2.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ruСнято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/125, f/2.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ru

Как видите по фотографиям, съёмка как с ярким фоном, так и с более приглушёнными выглядит очень круто. Причем стоит опять же вспомнить, что динамический диапазон камеры смартфона очень ограничен.

Далее я решил сделать снимки, используя в качестве фона фактурные облака на ярком небе, плюс это отлично привлекло внимание к ярко-жёлтому шарфу. Здесь света было уже ощутимо больше чем в предыдущих локациях, плюс мне захотелось создать иллюзию прямого солнечного света. Для этого в качестве рисующего света я использовал Profoto B10 Plus на мсимальной мощности 500 Дж с надетыми шторками Profoto OCF II Barndoor, которые в результате так и не использовал.

Снято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/640, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ru

Свет от вспышки без насадки всегда жёсткий и очень похож на прямое солнечное освещение. Однако всегда есть более светлое пятно в центре, так что для выравнивания освещения я направил свет по лучу примерно на пояс модели. В этой локации, несмотря на то, что света много, использовать отражатель так же не получится, так как мы находились в тени зданий.

Снято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/640, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ru

При работе с дополнительным светом я часто стараюсь использовать естественные флаги, частично или полностью закрывающие модель. Такой подход позволяет добиться большего контраста на модели и создать более выразительное и интересное освещение.

В финальной локации я решил совсем избавиться от яркого естественного света в кадре, разместив модель в глубокой тени деревьев и зданий. Сделал я это для того, чтобы получить возможность создать более контрастное освещение с ярко выраженным контровым светом.

© Илья Кайгородов / Photar.ru

Рисующим прибором по-прежнему остался Profoto B10 Plus с софтбоксом OCF Softbox 2×3′. Как вы уже заметили софтбоксом можно добиться достаточно контрастного и одновременно мягкого освещения на модели, что позволит подчеркнуть черты лица и фактуру одежды, но не утрирует мелкие косметические дефекты. Контровой источник, был установлен, по классике, выше головы модели, но по лучу был направлен не в спину, а чуть вправо, что позволило получить более растушёванный блик. Также я стараюсь не устанавливать контровой свет непосредственно за моделью, ведь это часто приводит к не очень красивому яркому абрису вокруг всей головы.

Снято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/400, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ruСнято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/400, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ru

Далее я немного изменил схему, добавив третий прибор, но сделал я это не из-за нехватки света или другой технической необходимости, а для того, чтобы уравновесить кадр композиционно, создав симметрию. В итоге два прибора, расположенные по бокам позволили дополнительно привлечь внимание к модели расположенной в центре кадра. Кстати, не бойтесь добавлять в ваши картинки осветительные приборы и прочие технические средства, ведь они могут помочь сделать кадр более интересным.

Два костровых прибора уравновешивают композицию. Снято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/250, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ruСнято на iPhone 8 Plus. Параметры: 1/250, f/1.8, ISO 20. © Павел Молчанов / Photar.ru

Заключение

В конце я бы хотел отметить, что все представленные снимки сделаны на iPhone 8 Plus и подверглись небольшой коррекции непосредственно на самом телефоне в программе Adobe Lightroom. Важно отметить, что приложение Profoto Camera позволяет снимать в формате RAW и напрямую отправлять эти снимки в Adobe Lightroom. Что касается областей применения этого освещения, то их достаточно много и самыми главными я считаю предметную и фэшн съёмки. Единственное, работая в условиях естественного яркого света или при необходимости “залить” светом большое пространство, вам понадобится больше мощности, чем при съёмке в тени или съемке небольших объектов. В подобных случаях стоит выбирать более мощные приборы Profoto B10 Plus, имеющие мощность 500 Дж. В остальных же случаях вполне хватит младшей модели, имеющей мощность меньше на одну ступень (250 Дж). За эту съёмку я сделал около 180 кадров на разных мощностях и приборы дожили до финала, не разрядившись в ноль, что очень приятно.

Спасибо, что дочитали материал до конца! Напомню, что это лишь текстовая часть, дополняющая видео, в котором я подробно рассказываю и показываю как снимать на iPhone с приборами Profoto. Подписывайтесь на наш YouTube-канал и следите за обновлениями.

Обязательно задавайте вопросы в комментариях и предлагайте интересные вам сюжеты для съёмки на смартфон, постараемся их воплотить и рассказать обо всех нюансах! А вообще, лучше один раз попробовать, тем более что эти приборы необязательно покупать, их можно взять в аренду;)

comments powered by HyperComments

Как работает импульсный свет — Блог Ракурс.бай

Вкратце. Лампа включается в момент, когда вы фотографируете, затем выключается. И так каждый раз. Слабо нагревается, цвет оттенок не меняет.

Как работает

В лампе два света: пилотный (постоянный свет, галогеновая лампа) и импульсный. Вместе не работают, у каждого своя функция.

Пилотная лампа включается во время установки света и показывает, как будут лежать тени на объекте съемки и фоне.

Импульсная лампа срабатывает при нажатии кнопки спуска затвора, выпускает пучок света на долю секунды. Чтобы свет сработал вовремя, нужна синхронизация с фотоаппаратом.

Как синхронизировать с фотоаппаратом

Через кабель, фотоловушку или радиоканал. Когда вспышка и фотоаппарат работают одновременно, свет в нужное время освещает помещение. Если вспышка сработает с опозданием, фотография получится темной или с черной полосой по бокам (затвор фотоаппарата будет закрываться в то время, когда вспышка сработает).

Кабель соединяет фотоаппарат и вспышку, если вспышек несколько — подключение через специальный переходник. Вариант не самый безопасный, потому что легко зацепиться за кабель, упасть или уронить стойку. Если в фотоаппарате нет разъема для кабеля, нужно установить адаптер через горячий башмак.

Минус: можете запутаться в проводах или уронить стойку со светом.

Плюсы: дешево и быстро.

Фотоловушка реагирует на вспышку или инфракрасный свет. Принцип работы: импульсная лампа срабатывает, когда видит свет от сторонней вспышки или выстрел инфракрасного луча. Вспышка может быть внешняя или родная, которая есть в фотоаппарате, лампе все равно на какую реагировать. Но если в помещении есть другие фотографы, ваша лампа может реагировать на «чужие» вспышки и мешать съемке.

Минус: лампа будет реагировать на «чужие» вспышки и инфракрасный свет.

Плюсы: нет проводов, относительно дешево.

Синхронизатор работает через радиоканал. Для этого нужен приемник и передатчик. Приемник крепится на источник света, а передатчик на камеру. Если в помещении есть другие синхронизаторы, ваша лампа на них не сработает. Этот способ самый дорогой из троих, но и самый удобный.

Минусы: дорого.

Плюсы: нет проводов, вспышка работает только с вашим фотоаппаратом.

Какую площадь покроет светом

Зависит от мощности лампы, направленности света и насадок.

От мощности и направленности лампы зависит расстояние, которое она сможет осветить. Мощность измеряется в Джоулях и ее можно менять, чтобы получить нужный оттенок. А направленность бывает: точечная, линейная, кольцевая и зависит от внешнего вида лампы.

Насадки смягчают свет или наоборот концентрируют. У каждой насадки своя цель. Рефлекторы ограничивают свет по контору насадки и направляют вперед, их можно использовать с фотозонтом и цветовым фильтром, которые рассеивают и отражают свет, меняют его оттенок. Серебристый цвет дает жесткий свет, если золотистый — теплый.

Софтбоксы рассеивают свет и делают его мягким. Любые рефлекторы концентрируют свет и направляют вперед, а от материала поверхности зависит оттенок.

Твитнуть

Поделиться

Поделиться

Класснуть

NanoLED — HORIBA

9000

Крепление DF

Крепление фильтра для источников NanoLED

DF-265-25-20

Фильтр и крепление для источника NanoLED-26м с полосой пропускания, 25nLED-26m Коэффициент пропускания 20%

DF-280-25-20

Фильтр и крепление для источника NanoLED-280, полоса пропускания 25 нм, пропускание 20%

DF-295-25-20

Фильтр и крепление для NanoLED-295

DF-310-10-15

Фильтр и крепление для источника NanoLED-310, ширина полосы 10 нм, коэффициент пропускания 15%

DF-330 -10-20

Фильтр и крепление для источника NanoLED-330, ширина полосы 10 нм, коэффициент пропускания 20%

DF-340-10-25

Фильтр и крепление для источника NanoLED-340, 10 нм пропускная способность , Пропускание 25%

DF-360-10-25

Фильтр и крепление для источника NanoLED-360, ширина полосы 10 нм, пропускание 25%

DF-370-10-25

Фильтр и крепление для источника NanoLED-370, полоса пропускания 10 нм, пропускание 25%

DF-375-6-90

Фильтр и крепление для источника NanoLED-375L, полоса пропускания 6 нм, пропускание 90%

DF-390-10-30

Фильтр и крепление для источника NanoLED-390, ширина полосы 10 нм, коэффициент пропускания 30%

DF-405-10-90

Фильтр

и крепление для источника NanoLED-405L, ширина полосы 10 нм, коэффициент пропускания 90%

DF-440-10-90

Фильтр и крепление для источника NanoLED-440L, ширина полосы 10 нм, коэффициент пропускания 90%

DF -450-10-45

Фильтр и крепление для источника NanoLED-450, ширина полосы 10 нм, коэффициент пропускания 45%

DF-460-10-45

Фильтр и крепление для источника NanoLED-460 , Ширина полосы 10 нм, коэффициент пропускания 45%

DF-470-10-90

Фильтр и крепление для источника NanoLED-470L, ширина полосы 10 нм, коэффициент пропускания 90%

DF-490-10 -45

Фильтр и крепление для источника NanoLED-495, ширина полосы 10 нм, коэффициент пропускания 45%

DF-560-10-50

Фильтр и крепление для источника NanoLED-560, ширина полосы 10 нм, Коэффициент пропускания 50%

DF-590-10-50

Фильтр и крепление для источника NanoLED-590, ширина полосы 10 м, пропускание 50%

DF-610-10-50

Фильтр и крепление для NanoL Источник ED-605, полоса пропускания 10 нм, пропускание 50%

DF-620-10-50

Фильтр и крепление для источника NanoLED-625, полоса пропускания 10 нм, пропускание 50%

DF -640-8-90

Фильтр и крепление для источника NanoLED-635L, ширина полосы 8 нм, коэффициент пропускания 90%

DF-650-13-90

Фильтр и крепление для источника NanoLED-650L , Ширина полосы 13 нм, коэффициент пропускания 90%

DF-670-10-55

Фильтр и крепление для источника NanoLED-670L, ширина полосы 10 нм, коэффициент пропускания 55%

DF-730- 10-50

Фильтр и крепление для источника NanoLED-730, ширина полосы 10 нм, пропускание 50%

DF-740-10-50

Фильтр и крепление для источника NanoLED-740, ширина полосы 10 нм , Коэффициент пропускания 50%

Синхронизаторы — Dantec Dynamics | Прецизионные измерительные системы и датчики

С нашими новыми синхронизаторами теперь легко комбинировать камеры, лазеры и усилители с разными временными потребностями.

Повышенная точность PIV на высокой скорости приложений достигается за счет онлайн-отметки времени лазерного импульса с разрешением 1 нс (Вариант TrueTime). С наносекундной точностью можно обрабатывать сложные последовательности импульсов. генерируется для синхронизации одновременных измерений PIV и LIF.

Камеры с другой частотой срабатывания, чем лазер теперь можно легко комбинировать, увеличивая гибкость. Одна камера может быть срабатывает при каждом втором лазерном импульсе, другая камера при каждом третьем импульсе и еще один на каждом пятом импульсе.

Теперь легко разогреть лазер с помощью известное количество импульсов вспышки и импульсов добротности перед началом сбора данных.

Истинное время, Высокоточная метка времени лазерного импульса (опция)

Синхронизатор можно приобрести онлайн измерения задержки между запускающим импульсом к лазеру и светом импульс от лазера (задержка активации Q-Switch). С разрешением 1 нс, это позволяет производить высокоточную временную метку импульса лазера (и экспонирования изображения).Для PIV это означает повышенную точность скорости, поскольку время между на лазерные импульсы (TBP) больше не влияют систематические ошибки синхронизации лазера («Дрожание»). Для приложений LIF эта функция дает точный контроль над измерения времени жизни флуоресценции, стробирования усилителей и расширенных срабатывание.

Циклический синхронизация (опционально)

Для приложений при синхронизации с циклические явления, такие как измерения с двигателями, гребными винтами или турбомашинное оборудование, доступен дополнительный вход энкодера.

Кому соответствовать различным потребностям синхронизации доступны две версии:

высокий Синхронизатор производительности: с временным разрешением ≤ 1 нс это устройство может обрабатывать самые сложные временные задачи, например для комбинированных измерений PIV и LIF и для стробирования усилителей для изображения явлений с очень высокой скоростью или для захвата слабые и короткие сигналы флуоресценции.

Производительность Синхронизатор: это устройство может удовлетворить почти все потребности синхронизации в настройка изображения. Благодаря временному разрешению ≤ 8 нс он соответствует требованиям сложных такие приложения, как PIV и объемная Velocimetry (VV).В приложениях, где задействовано много камер (например, ВВ), каждое устройство может быть запущено с независимые выходы синхронизации. Кроме того, это позволяет использовать разные камеры типы, которые необходимо комбинировать.

Ключ преимущества
  • Синхронизирует несколько устройств с 32 независимых выхода
  • 4 входа внешних триггеров
  • 4 аналоговых выхода и 2 аналоговых входы
  • Высокое временное разрешение, уровень наносекунд (нс)
  • Высокая точность синхронизации
  • Комплексный выходной синхронизирующий импульс шаблоны
  • Расширенные режимы запуска
  • Высокая точность скорости с 1 нс прецизионная временная метка лазерного импульса (опция TrueTime)
  • Синхронизация с циклической явления (опция)
  • Простая установка через программно управляемое обнаружение Plug and Play
  • Интерфейс USB и Ethernet

Таблицы данных и литература

(PDF) Импульсный режим работы мощных светодиодов для визуализации проточной велосиметрии

Изм.Sci. Technol. 21 (2010) 075402 C Willert et al

вектор смещения (игнорируя эффекты кривизны и ускорения

).

Измерения расхода воды с временным разрешением в разделе 4.2

были получены при гораздо меньшем рабочем цикле

4% (импульсы 20 мкс с периодом 500 мкс), при котором поток

скоростей превышает 0,5 мс

— 1 (смещение 10 пикселей) можно было надежно измерить

в поле зрения 50 × 50 мм2. Дальнейшее увеличение рабочего цикла на

до 10% позволит проводить измерения

до ≈1.5 мс

-1 при таком увеличении без уменьшения ширины импульса освещения

.

6. Выводы

Использование светодиодной подсветки для измерения потока было исследовано

как возможная альтернатива широко используемому лазерному освещению

. Исследование было мотивировано недавним появлением

мощных светодиодов с непрерывным световым потоком

уровней, сопоставимых с уровнем лазеров. Импульсный свет со значительными уровнями интенсивности

может быть получен из этих твердотельных устройств

путем кратковременного перегрузки их большими токами.Излученного света

было достаточно для измерений PIV как в воде, так и в воздухе

.

Проблемы, которые еще предстоит решить, связаны с довольно широкоугольной диаграммой направленности

(т.е. с высоким N.A.) света

, исходящего от светящейся поверхности светодиода. Высокая числовая апертура

ограничивает создание тонких световых листов

, сравнимых с теми, которые достигаются с коллимированным светом лазеров

. Тем не менее, приемлемые световые слои могут быть достигнуты

с использованием оптоволоконного коллимирующего устройства, с помощью которого измерения

PIV с временным разрешением были выполнены в воде с частотой кадров

, превышающей 4 кГц.

Системы PIV, использующие светодиоды в качестве источников света, могут быть собраны

при значительно сниженных затратах. Общая стоимость источника света LED

, компонентов блока драйвера и волоконной оптики, используемых в установке высокоскоростной визуализации

, составляет примерно 500,00 евро.

Компактные системы с батарейным питанием возможны и могут представлять интерес для измерений в полете или автономной работы

в опасных средах. С точки зрения использования

неколлимированный свет светодиодов менее опасен, но не обязательно безопасен для глаз

, а напряжения питания на

значительно ниже, чем для импульсных лазеров.

По сравнению с импульсными лазерами, обычно используемыми для PIV,

, которые требуют времени перед запуском порядка от 100 до

300 мкс для накачки лазерной среды, световые импульсы

светодиодов могут «гореть» с помощью незначительная задержка, то есть в пределах

нескольких наносекунд, в зависимости от поддерживающей электроники.

Время нарастания светодиодов находится в диапазоне 100 нс. Частоту повторения импульсов

можно свободно изменять, поскольку светодиоды

не должны работать на определенных частотах импульсов.

Интенсивность импульса и пространственные вариации

практически отсутствуют. Широкое спектральное распределение интенсивности электролюминесценции светодиода

предотвращает образование спеклов

(интерференция когерентного света).

Будущие разработки, несомненно, приведут к появлению светодиодов с

еще более высокой светоотдачей на площадь поверхности. Мощные устройства

, использованные в настоящих исследованиях, имели световой поток

порядка 175 лм на квадратный миллиметр матрицы

площади (0.3 Вт / мм2) при световой отдаче около 20–30 лм

на ватт входной мощности. Световая отдача, превышающая

при 100 лм Вт − 1, уже была продемонстрирована для светодиодов белого света высокой мощности

. Текущие технологические тенденции

, вероятно, приведут к созданию светодиодных устройств, которые являются подходящими источниками света

для диагностики потока, в частности, для планарных методов, таких как

, а также недавно представленные методы велосиметрии с разрешением по объему, основанные на частицах

(например,

).g., томографический PIV [17]

или 3D-PTV [18]). Доступные в настоящее время мощные светодиоды

также особенно хорошо подходят для приложений, требующих объемного освещения

, таких как теневая съемка и высокоскоростная шлирен

изображений. Помимо представленных здесь приложений визуализации потоков

, использование импульсной светодиодной подсветки также очень привлекательно для высокоскоростной визуализации

быстро движущихся объектов.

Благодарности

Эта работа была частично профинансирована Министерством образования и исследований Германии

(BMBF), PTJ Research

Номер проекта 03FPE00003.Эта поддержка выражена авторами с благодарностью

.

Ссылки

[1] Hiller W, Lent H M, Meier G E A и Stasicki B 1987 A

Генератор импульсного света

для высокоскоростной фотографии Exp.

Fluids 5141–4

[2] Стасицкий Б., Хиллер В. и Мейер Г. Е. 1984

Hochfrequenz-Stroboskop mit LED-Lichtquelle Tech.

Беспорядок. 51 217–20

[3] Баттсворт Д., Ахфок Т. Л. 2003 Импульсная светодиодная система для

Шлиренская визуализация потока Tech.Rep. TR-2003-01

(Университет Южного Квинсленда, Австралия)

[4] Br¨

oder D and Sommerfeld M 2007 Плоское теневое изображение

Велосиметрия для анализа гидродинамики пузырьковых потоков

Измерения . Sci. Technol. 18 2513–28

[5] Линдкен Р. и Мерцкирх В. 2002 Новый метод PIV для измерений

в многофазных потоках и его применение для

двухфазных пузырьковых потоков Exp. Fluids 33 814–25

[6] Ногейра С., Соуза Р., Пинто А., Ритмюллер М. и Кампос Дж.

2003 Метод одновременной PIV и импульсной тени в пробке

: решение оптических проблем Exp.Жидкости

35 598–609

[7] Эстевадеордал Дж. И Госс Л. 2005 PIV со светодиодами: Particle

Метод теневой векометрии (PSV) 43-е заседание и выставка AIAA

(Рино, Невада)

[8] Ch´

etelat O and Kim KC 2002 Миниатюрное изображение частиц

Велосиметрическая система со светодиодной подсветкой на линии Измер.

Sci. Technol. 13 1006–13

[9] Hags¨

ater S M, Westergaard C H, Bruus H и Kutter J P 2003

Исследования светодиодного освещения для микро-PIV, включая

новую конфигурацию с передней подсветкой Exp.Жидкости 44 211–9

[10] Willert C, Freitag S и Hassa C 2008 Высокоскоростное получение изображений распылителей топлива

с использованием недорогого источника освещения 22-я

European Conf. по системам жидкого распыления и распыления

(ILASS 2008)

[11] Чарват А., Стасицки Б. и Абель Б., 2006 Проверка продуктов

быстрых реакций в нагретых ИК-лазером жидких водяных филаментах в вакууме

методом масс-спектрометрии J . Phys. Chem. A

110 3297–306

[12] Stasicki B, Abel B, Charvat A and Faubel M 2005

Визуализация лазерно-индуцированной микроструи жидкости

с помощью высокоскоростного видеостробоскопа

26th Int .Congr. по высокоскоростной фотографии и фотонике

10

Как настроить синхронизацию рождественских огней с музыкой

Рождество — это время для подарков, радости и благодарности, а также для того, чтобы удивить гостей своим невероятным световым шоу. С помощью умных лампочек, таких как Philips Hue Smart Bulbs, или контроллера рождественского света выведите свой рождественский свет на новый уровень. Вот как создать рождественский световой дисплей, синхронизированный с музыкой, с помощью умных ламп Philips Hue или контроллера рождественских огней.

В первой части этого руководства используются интеллектуальные лампы Philips Hue и смартфон с приложением Philips Hue для устройств iOS или Android.

Синхронизируйте рождественские огни с музыкой с помощью умных ламп Philips

Прежде чем начать воспроизведение музыки, вам необходимо настроить зону развлечений с помощью приложения Philips Hue.

Мэтт Карди / Getty Images

Обустройство зоны развлечений

Зона развлечений сообщает Hue Bridge, сколько у вас фонарей и где они расположены.Это также источник информации для синхронизации праздничных огней. Чтобы создать зону развлечений, выполните следующие действия:

  1. Убедитесь, что мост Philips Hue Bridge подключен и к каждой лампочке подано основное питание.

  2. Откройте приложение Philips Hue на своем смартфоне.

  3. Перейдите в Настройки .

  4. Коснитесь Зоны развлечений .

  5. Коснитесь Создать зону развлечений .

  6. Выберите комнату (или комнаты), которые хотите включить в зону развлечений, затем нажмите Продолжить .

  7. Выберите источники света, которые хотите включить.

    Будут перечислены только огни Hue с поддержкой цвета.

  8. Следуйте инструкциям на экране, чтобы расположить светильники в соответствии с их физическим расположением в комнате.

  9. После того, как вы выполните этот шаг, развлекательная зона будет готова к использованию.

Синхронизация подсветки Philips Hue с музыкой с компьютера

После того, как ваша зона развлечений создана, нужно сделать еще несколько шагов, прежде чем огни синхронизируются должным образом.

  1. Загрузите приложение Hue Sync для iOS или Android.

  2. Убедитесь, что вы подключены к той же сети Wi-Fi, что и Philips Hue Bridge.

  3. Запустите приложение Hue Sync, затем коснитесь области Развлечения вверху экрана.

  4. Коснитесь Начать синхронизацию света . Когда вы это сделаете, свет Philips Hue будет тускнеть почти до нуля.

  5. Коснитесь Музыка .

  6. Выберите уровень яркости, которому вы хотите, чтобы огни соответствовали: Тонкий , Средний , Высокий или Интенсивный . Этот параметр определяет, насколько быстро световые сигналы меняются в такт.

  7. Выберите цветовую палитру, которую хотите использовать.

  8. Откройте любимую музыкальную программу и включите песню. Индикаторы будут мигать в такт мелодии в соответствии с вашими предыдущими настройками.

    Philips представила ряд новых вариантов праздничного освещения, в том числе освещение праздничного ужина, интеллектуальное наружное освещение, праздничное освещение, эффектное освещение рождественской елки и многое другое. Стороннее приложение Hue Christmas для iOS и Android работает как доска звуковых и световых эффектов, которая синхронизируется с вашим интеллектуальным освещением Hue.

Синхронизация света с музыкой с помощью контроллера рождественского света

Контроллер рождественского света позволит вам создавать сложные, яркие дисплеи, но это может быть дорого или сложно, в зависимости от вашего бюджета и технических знаний. Полностью встроенный контроллер освещения будет самым простым в установке, но также и самым дорогим вариантом. Комплект контроллера дешевле, но требует незначительных электромонтажных работ. Контроллер своими руками — наименее дорогой вариант, но сборку и настройку он оставляет в ваших руках.Пошаговые инструкции для каждого контроллера и программного обеспечения могут отличаться.

Опции программного обеспечения светового контроллера

Это некоторые популярные варианты программного обеспечения для управления рождественским светом.

  • Программное обеспечение контроллера Light-O-Rama включает в себя десятки песен и готовых последовательностей на выбор. Настроить свет на пульсирующую музыку так же просто, как нажать несколько кнопок на экране компьютера, но эти варианты не из дешевых.
  • Vixen — это программа освещения для декораторов, которые делают своими руками.Хотя стоимость незначительна, вам нужно будет настроить все шоу самостоятельно, включая временные последовательности и выбор песен. Vixen закладывает основу для вашей работы, но не держит вас за руку в процессе.
  • xLights — бесплатный световой секвенсор. Если вы пытаетесь сэкономить как можно больше денег, это правильный путь. Программа имеет активное сообщество на форуме, в которое вы можете задать вопросы, и многочисленные видеоуроки, которые помогут преодолеть препятствия, с которыми вы можете столкнуться на этом пути.

Есть «умные рождественские гирлянды» в таких торговых точках, как Home Depot, но они на относительно коротких нитях и стоят дорого. Инвестиции в контроллер рождественских огней и использование традиционных огней могут быть более рентабельными.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите почему!

Другой Недостаточно подробностей Сложно понять

Взаимная связь и синхронизация лазеров на микростолбиках с оптически связанными квантовыми точками при сверхнизком уровне освещенности

  • 1.

    Розенблюм М., Пиковский А. и Куртс Дж. Синхронизация — универсальная концепция нелинейных наук . (Издательство Камбриджского университета, Кембридж, 2003 г.).

    МАТЕМАТИЧЕСКИЙ Google Scholar

  • 2.

    Асеброн, Дж. А., Бонилья, Л. Л., Перес Висенте, К. Дж., Риторт, Ф. и Спиглер, Р. Модель Курамото: простая парадигма феномена синхронизации. Ред. Мод. Phys. 77 , 137–185 (2005).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 3.

    Уинфри А.Т. Геометрия биологического времени. (Спрингер: Нью-Йорк, 1980). .

  • 4.

    Курамото, Y Химические колебания, волны и турбулентность, т. 19 из серии Springer по синергетике . (Springer: Berlin, Heidelberg, 1984.

    Книга Google Scholar

  • 5.

    Винфул, Х. Г. и Рахман, Л. Синхронный хаос и пространственно-временной хаос в массивах связанных лазеров. Phys. Rev. Lett. 65 , 1575 (1990).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 6.

    Хайль Т., Фишер И., Эльзассер В., Мулет Дж. И Мирассо К. Синхронизация хаоса и спонтанное нарушение симметрии в полупроводниковых лазерах с симметричной запаздыванием. Phys. Rev. Lett. 86 , 795–798 (2001).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 7.

    Javaloyes, J., Мандель, П. и Пьеро, Д. Динамические свойства лазеров, соединенных лицом к лицу. Phys. Ред. E 67 , 036201 (2003).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 8.

    Эрцгребер, Х., Краускопф, Б. и Ленстра, Д. Составные лазерные режимы лазеров с взаимной задержкой. SIAM J. Appl. Дин. Syst. 5 , 30–65 (2006).

    объявлений MathSciNet Статья Google Scholar

  • 9.

    Лю, Y.-Y., Xia, G.-Q., Deng, T., He, Y. & Wu, Z.-M. Экспериментальное исследование нелинейных динамических характеристик системы полупроводниковых лазеров с взаимной запаздыванием. Оптоэлектрон. Adv. Матер. 13 , 613 (2011).

    Google Scholar

  • 10.

    Мирассо, К. Р., Висенте, Р., Колет, П., Мулет, Дж. И Перес, Т. Синхронизирующие свойства хаотических полупроводниковых лазеров и приложения для шифрования. C. R. Phys. 5 , 613–622 (2004).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 11.

    Fischer, I. et al. Синхронизация на большие расстояния с нулевой задержкой через динамическую ретрансляцию. Phys. Rev. Lett. 97 , 123902 (2006).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 12.

    Ozaki, M. et al. Отношение лидер-отставание синхронизации хаоса во взаимно связанных лазерах с вертикальным резонатором и поверхностным излучением с временной задержкой. Phys. Ред. E 79 , 026210 (2009).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 13.

    Tiana-Alsina, J. et al. Синхронизация с нулевой задержкой и образование пузырьков в лазерах с задержкой. Phys. Ред. E 85 , 026209 (2012).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 14.

    Авиад Ю., Рейдлер И., Зигзаг М., Розенблух М.& Кантер, И. Синхронизация в малых сетях хаотических диодных лазеров, связанных с запаздыванием. Опт. Экспресс 20 , 4352–4359 (2012).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 15.

    Сориано М. К., Гарсия-Ойалво Дж., Мирассо К. Р. и Фишер И. Сложная фотоника: динамика и приложения полупроводниковых лазеров с запаздыванием. Ред. Мод. Phys. 85 , 421–470 (2013).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 16.

    Kanter, I. et al. Синхронизация генераторов случайных битов на основе связанных хаотических лазеров и применение в криптографии. Опт. Экспресс 18 , 18292–18302 (2010).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 17.

    Порте, X., Сориано, М. К., Бруннер, Д. и Фишер, И. Двунаправленный обмен секретными ключами с использованием полупроводниковых лазеров с задержкой связи. Опт. Lett. 41 , 2871–2874 (2016).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 18.

    Генрих Г., Людвиг М., Цянь Дж., Кубала Б. и Марквардт Ф. Коллективная динамика в оптомеханических решетках. Phys. Rev. Lett. 107 , 043603 (2011).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 19.

    Zhang, M. et al. Синхронизация микромеханических осцилляторов с помощью света. Phys. Rev. Lett. 109 , 1–5 (2012).

    Google Scholar

  • 20.

    Matheny, M.H. et al. Фазовая синхронизация двух ангармонических наномеханических осцилляторов. Phys. Rev. Lett. 112 , 1–5 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 21.

    Винокур В. М. и др. Суперизолятор и квантовая синхронизация. Nature 452 , 613–615 (2008).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 22.

    Вальтер С., Нунненкамп А. и Брудер К. Квантовая синхронизация двух осцилляторов Ван дер Поля. Ann. Phys. 527 , 131–138 (2015).

    MathSciNet Статья Google Scholar

  • 23.

    Лёрч, Н., Нигг, С. Э., Нунненкамп, А., Тивари, Р. П. и Брудер, К. Блокада квантовой синхронизации: квантование энергии препятствует синхронизации идентичных осцилляторов. Phys. Rev. Lett. 118 , 243602 (2017).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 24.

    Мари А., Фарас А., Дидье Н., Джованнетти В. и Фацио Р. Меры квантовой синхронизации в системах с непрерывными переменными. Phys. Rev. Lett. 111 , 103605 (2013).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 25.

    Гальве Ф., Лука Джорджи Дж. И Замбрини Р. Квантовые корреляции и меры синхронизации. В Fanchini, F., Soares Pinto, D. и Adesso, G. (eds.), Лекции по общим квантовым корреляциям и их приложениям, 393–420 (Springer, Cham, 2017).

  • 26.

    Виттаут, Д., Вимбергер, С., Буриони, Р. и Тимм, М. Классическая синхронизация указывает на постоянную запутанность в изолированных квантовых системах. Nat. Commun. 8 , 14829 (2017).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 27.

    Munnelly, P. et al. Импульсный неклассический источник света, управляемый встроенным микролазером на квантовых точках с электрическим запуском. IEEE J. Sel. Вершина. Квантовая электроника . 21 , 681–689 (2015).

  • 28.

    Hamel, P. et al. Спонтанное нарушение зеркальной симметрии в связанных фотонно-кристаллических нанолазерах. Nat. Фотоника 9 , 311–315 (2015).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 29.

    Маркони, М., Джавалойес, Дж., Райнери, Ф., Левенсон, Дж. А. и Якомотти, А. М. Асимметричное рассеяние мод в сильно связанных фотонно-кристаллических нанолазерах. Опт. Lett. 41 , 5628 (2016).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 30.

    Albert, F. et al. Наблюдение хаоса для микролазеров на квантовых точках с внешней обратной связью. Nat. Commun. 2 , 366 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 31.

    Holzinger, S. et al. Настройка динамики переключения режимов в лазерах на квантовых точках на микростолбиках с помощью оптической обратной связи с задержкой по времени. Опт. Экспресс 26 , 22457–22470 (2018).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 32.

    Мулет Дж., Мирассо К. Р., Хейл Т. и Фишер И. Сценарий синхронизации двух удаленных друг от друга взаимно связанных полупроводниковых лазеров. J. Opt. B 6 , 97–105 (2004).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 33.

    Wünsche, H.-J. и другие. Синхронизация генераторов с запаздыванием: исследование полупроводниковых лазеров. Phys. Rev. Lett. 94 , 163901 (2005).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 34.

    Хан, Х. и Шор, К. А. Анализ высокочастотных колебаний во взаимно связанных нано-лазерах. Опт. Экспресс 26 , 10013 (2018).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 35.

    Вичек Т. Вопрос масштаба. Nature 411 , 421 EP (2001).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 36.

    Лай, Ю. М., Ньюби, Дж. И Бресслофф, П. К. Влияние демографического шума на синхронизацию метапопуляции в изменчивой среде. Phys. Rev. Lett. 107 , 118102 (2011).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 37.

    Scheffer, M. et al. Сигналы раннего предупреждения для критических переходов. Природа 461 , 53 (2009).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 38.

    Gayral, B., Gérard, J. M., Legrand, B., Costard, E. & Thierry-Mieg, V.Оптическое исследование столбчатых микрополостей из GaAs / AlAs с эллиптическим поперечным сечением. Заявл. Phys. Lett. 72 , 1421–1423 (1998).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 39.

    Whittaker, D. M. et al. Высокодобротные режимы в эллиптических столбах микрополостей. Заявл. Phys. Lett. 90 , 161105 (2007).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 40.

    Reitzenstein, S. et al. Микрополости из AIAs / GaAs с добротностью более 150 000. Заявл. Phys. Lett. 90 , 1–4 (2007).

    Артикул Google Scholar

  • 41.

    Leymann, H. A. M. et al. Флуктуации интенсивности в бимодальных лазерах на микростолбах, усиленные конкуренцией усиления квантовых точек. Phys. Ред. A 87 , 053819 (2013).

  • 42.

    Ханбекян М. и др.Нетрадиционная коллективная связь нормальных мод в бимодальных микролазерах на основе квантовых точек. Phys. Ред. A 91 , 043840 (2015).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 43.

    Redlich, C. et al. Супертепловая группировка в микролазерах на квантовых точках, индуцированная переключением мод. New J. Phys. 18 , 063011 (2016).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 44.

    Leymann, H.A.M. et al. Переключение режимов насосно-силового привода в устройстве с микрорезонатором и его связь с бозе-эйнштейновской конденсацией. Phys. Ред. X 7 , 021045 (2017).

    Google Scholar

  • 45.

    Schlottmann, E. et al. Инжекционная синхронизация микролазеров на квантовых точках, работающих в малофотонном режиме. Phys. Ред. Заявл. . 6 , 64030 (2016).

  • 46.

    Vicente, R., Tang, S., Мулет, Дж., Мирассо, К. Р. и Лю, Ж.-М. Синхронизирующие свойства двух автоколебательных полупроводниковых лазеров при запаздывающей оптоэлектронной взаимной связи. Phys. Ред. E 73 , 047201 (2006).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 47.

    Крессер, Дж. Д., Хаммондс, Д., Луиселл, У. Х., Мейстр, П. и Рискен, Х. Квантовый шум в гироскопах кольцевых лазеров. II. Численные результаты . Phys.Ред. A 25 , 2226–2234 (1982).

    объявлений MathSciNet Статья Google Scholar

  • 48.

    Ота Ю., Какуда М., Ватанабе К., Ивамото С. и Аракава Ю. Беспороговый нанолазер с квантовыми точками. Опт. Экспресс 25 , 19981–19994 (2017).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 49.

    Jahnke, F. et al. Группировка гигантских фотонов, излучение сверхизлучательных импульсов и захват возбуждения в нанолазерах с квантовыми точками. Nat. Commun. 7 , 11540 EP (2016).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 50.

    Осборн, С., Хайнрихт, П., Брандонизио, Н., Аманн, А. и О’Брайен, С. Динамика переключения длины волны двухцветных полупроводниковых лазеров с оптической инжекцией и обратной связью. Полуконд. Sci. Technol. 27 , 094001 (2012).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 51.

    Вирте, М., Панайотов, К., Скиаманна, М. Конкуренция мод, вызванная оптической обратной связью в двухцветных лазерах на квантовых точках. IEEE J. Quantum Electron. 49 , 578–585 (2013).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 52.

    Meinecke, S., Lingnau, B., Röhm, A. & Lüdge, K. Стабильность в оптически введенных квантовых точках с двумя состояниями. Lasers Ann. Phys. 529 , 1600279 (2017).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 53.

    Флункерт, В., Д’Хуйс, О., Данкаерт, Дж., Фишер, И., Шёлль, Э. Пузырьки в лазерах с запаздыванием. Phys. Ред. E 79 , 065201 (R) (2009).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 54.

    Schlottmann, E. et al. Изучение распределения числа фотонов бимодальных микролазеров с помощью датчика края перехода. Phys. Rev. Appl. 9 , 400 (2018).

    Артикул Google Scholar

  • 55.

    Huyet, G. et al. Полупроводниковые лазеры на квантовых точках с оптической обратной связью. Phys. Стат. Solidi A 201 , 345–352 (2004).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 56.

    Globisch, B., Otto, C., Schöll, E. & Lüdge, K. Влияние времени жизни носителей на динамическое поведение лазеров на квантовых точках, подверженных оптической обратной связи. Phys. Ред. E 86 , 046201 (2012).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 57.

    Bonatto, C., Kelleher, B., Huyet, G. & Hegarty, S.P. Переход от однонаправленной к двунаправленной связи с задержкой в ​​оптически связанных полупроводниковых лазерах. Phys. Ред. E 85 , 026205 (2012).

  • 58.

    Sonar, S. et al. Сжатие усиливает квантовую синхронизацию. Phys.Rev. Lett. 120 , 163601 (2018).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 59.

    Roulet, A. & Bruder, C. Квантовая синхронизация и генерация запутанности. Phys. Rev. Lett. 121 , 063601 (2018).

    объявлений CAS Статья Google Scholar

  • 60.

    Reitzenstein, S. et al. Низкопороговые лазеры на квантовых точках-микростолбиках с электрической накачкой. Заявл. Phys. Lett. 93 , 061104 (2008).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 61.

    Haken, H Light and Matter Ic. (Springer: Берлин, Гейдельберг, 1970). .

  • 62.

    Людж, К. и Шёлль, Э. Лазеры на квантовых точках — десинхронизированная нелинейная динамика электронов и дырок. IEEE J. Quantum Electron. 45 , 1396–1403 (2009).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 63.

    Лингнау Б. Нелинейная и неравновесная динамика оптоэлектронных устройств с квантовыми точками . (Springer International Publishing, Швейцария, 2015). Тезисы Спрингера.

    Забронировать Google Scholar

  • 64.

    Mørk, J. & Lippi, G. L. Описание квантового шума в нанолазерах с небольшим количеством эмиттеров уравнением скорости. Заявл. Phys. Lett. 112 , 141103 (2018).

    объявлений Статья Google Scholar

  • 65.

    van der Sande, G. et al. Влияние напряжения, температуры и переворота спина на переключение поляризации в лазерах с поверхностным излучением с вертикальным резонатором. IEEE J. Quantum Electron. 42 , 898–906 (2006).

    Google Scholar

  • 66.

    Вирте, М., Панайотов, К., Тьенпонт, Х. и Скиаманна, М. Детерминированный поляризационный хаос от лазерного диода. Nat. Фотоника 7 , 60–65 (2012).

    объявлений Статья Google Scholar

  • Прецизионный свет для лечения психических расстройств

    Циркадный хронометраж может быть сброшен короткими вспышками света с использованием протоколов стимуляции, в тысячи раз более коротких, чем те, которые ранее считались необходимыми для традиционной фототерапии.Эти наблюдения указывают на будущее, в котором гибкие архитектуры наносекундных, микросекундных и миллисекундных световых импульсов будут скомпилированы для перепрограммирования внутренних часов мозга, когда они были изменены психическим заболеванием или преклонным возрастом. В текущем обзоре мы представляем хронологию основополагающих экспериментов, которые установили синхронизирующее влияние света на циркадную систему человека и эффективность длительного воздействия яркого света для уменьшения симптомов, связанных с сезонным аффективным расстройством.В заключение мы обсудим различные способы использования точных вспышек во время сна для воздействия на нейроадаптивные изменения в функции мозга. Эта статья является вкладом в специальный выпуск «Циркадные ритмы в регуляции мозговых процессов и роль в психиатрических расстройствах» , подготовленный редакторами Шимоном Амиром, Карен Гэмбл, Оливером Сторком и Гарри Пантазопулосом.

    1. Введение

    Прежде чем мы смогли даже начать расшифровывать глубину его влияния на наш разум и тело, свет имел большое значение в наших представлениях о существовании.Согласно Книге Бытия, которая является самым древним письменным отчетом иудео-христианства о происхождении Вселенной, первоначальным актом творения Бога в первый день было зарождение света из пустоты, которая была отделена от тьмы и считалась благой. Если этот отрывок интерпретировать буквально — как это делали многие на протяжении всей истории — он подчеркивает превосходство света в иерархии нашего существа, помещая его в самую основу нашего существования. Если говорить более образно, размещение света в основе акта творения говорит о роли света как важной движущей силы эволюции для нашей физиологии, поведения и психики.

    Научные данные, накопленные за последующие тысячелетия, подтвердили примат света над временным порядком земных организмов и организмов, живущих вблизи или с маршрутами миграции вблизи поверхности океана [1, 2]. 24-часовой образец солнечного света, создаваемый вращением Земли, вызывает радикальные внутридневные изменения во многих экосистемах окружающей среды, характеризующихся циклами освещения, температуры и влажности, а также высотой и силой океанских приливов [3]. Эти ежедневные геофизические изменения сигнализируют о достоверных изменениях в вероятности успешного ведения переговоров, связанных с репродуктивным успехом [4–6].Чтобы использовать эту прогностическую достоверность, многоклеточных животных заставили разработать внутреннюю систему хронометража в головном мозге или других центральных органах, которая обеспечивает близких к (но не совсем точных) приближений длины ночи и дня. Эта система была оснащена специализированными фоторецепторами, способными отфильтровывать шум из визуальной среды на рассвете и в сумерках, используя изменения количества и спектрального состава сумерек для извлечения высокоспецифической информации о времени суток [7].Эти входные данные в конечном итоге будут откалибровать представления центрального кардиостимулятора о дне и ночи — так, чтобы частота кардиостимулятора соответствовала 24-часовой частоте вращения Земли — и синхронизируют его активность по фазе, чтобы соответствовать восходу и заходу солнца [8]. . Обладая этой информацией, часы мозга могут затем использовать различные электрохимические сигналы для внутренней синхронизации между центральной нервной системой и другими органами и тканями организма, обеспечивая, таким образом, координацию макропроцессов, таких как метаболизм и иммунная функция, в отношении питания и отдыха. [9–11].

    У млекопитающих, включая человека, ретиногипоталамический тракт (RHT) и межгеникулярная створка обеспечивают входные пути от фоторецепторов в сетчатке к центральным пейсмекерным нейронам супрахиазматических ядер (SCN) [12–14]. Хотя свет действует как их главный zeitgeber (от немецкого zeit = время; geber = дающий или синхронизирующий агент), SCN может интерпретировать несколько экзогенных и физиологических сигналов времени суток, чтобы вовлечь другие спутниковые осцилляторы. периферия и соответствующие сигнальные сети [15].Результирующая интеграция и преобразование этих входных данных в единичный циркадный выходной сигнал обеспечивает точное гомеостатическое время различных биологических и психологических процессов. SCN достигает этого частично посредством мультисинаптического пути, который соединяет его с шишковидной железой и секрецией шишковидной железы мелатонина [16-19], гормона, организующего сон, или хронобиотика [20, 21]. Свет, проходящий через SCN, подавляет секрецию мелатонина, уступая место циклам пиков и провалов мелатонина, которые перемещаются в соответствии с дневным световым периодом [18].Ритмы мелатонина, в свою очередь, способствуют циклам возбуждения и восстановительной активности в автономном режиме, которые поддерживаются изменениями множества биологических функций, таких как дыхание, тепловыделение или охлаждение, кровяное давление, выработка гормонов и рециклинг нейромедиаторов [22–24].

    Центральная роль света в захвате циркадных ритмов в настоящее время общепризнана [25] и очевидна в ретроспективе, учитывая ранние характеристики пути световой трансдукции от сетчатки вдоль RHT к SCN у грызунов и приматов [26].Дестабилизация временных ниш из-за плохой доступности солнечного света в помещении в течение дня и воздействия искусственного света в ночное время также признана за ее пагубное воздействие на здоровье человека [27]. Тем не менее, установление приматов света среди других возможных синхронизирующих сигналов, доступных в окружающей среде, потребовало преодоления существенного (и ошибочного) предположения о вовлечении человека в суточные ритмы. В нижеследующем повествовании мы проследим историю экспериментов над циркадными ритмами людей и животных и обсудим усилия, предпринятые такими учеными, как Чейслер и др.и Lewy et al. чтобы показать, что свет является значимым сигналом хронометража, который можно использовать для лечения нарушений сна и бодрствования и подтипов депрессии с сезонными или хронобиологическими симптомами. Эта история обеспечивает информативный контекст для понимания значения более поздних результатов, предполагающих, что короткие прерывистые вспышки могут вызывать чрезмерные циркадные реакции по сравнению с более длинными отрезками непрерывного света. Изучив литературу о «вспышках», мы рассуждаем о том, как миллисекундную фотостимуляцию можно применить в клинике.Усовершенствование современных методов фототерапии в отношении состава спектра (монохроматический против полихроматического), формирования паттерна (микрофракционирование светового потока по сравнению с многочасовыми блоками воздействия), времени (во время сна по сравнению с бодрствованием) и доставки (светоизлучающие диоды против флуоресцентных ламп) имеют открыло новую эру изощренности, которая требует пересмотра терапевтического потенциала света при различных психических расстройствах.

    2. Борьба за установление Света как главного Zeitgeber в людях

    Хотя интеллектуальный сдвиг, вызванный дарвиновской теорией эволюции путем естественного отбора во второй половине XIX века, привел к упадку антропологической исключительности викторианской эпохи, некоторые из его остатки дожили до 20 века в области циркадных ритмов.Даже самые ранние экспериментальные отчеты об эндогенно генерируемом циркадном поведении предполагали синхронизирующую роль света в их функции. В период позднего барокко Де Майран [28] был первым, кто продемонстрировал, что циркадные ритмы могут сохраняться автономно от окружающей среды. В своих исследованиях, в ходе которых изучались движения листьев растения гелиотроп ( Mimosa pudica ), он заметил, что растение обычно раскрывает свои листья и цветоножки в течение дня и закрывает их ночью, и продолжало делать это в течение периодов времени, приближающихся к продолжительность дня и ночи, когда его переносили в комнату, недоступную для солнечного света [28].Семенные исследования, проводившиеся в течение следующих двух столетий, будут и дальше основываться на ранних открытиях Де Майрана [29], кульминацией которых станет демонстрация Огюстена де Кандолля того, что движения листьев, совершаемые Mimosa pudica в постоянной темноте, демонстрируют беспрепятственную периодичность. 24 часа (~ 23 часа) и его предположение о том, что свет действовал как ежедневный сигнал сброса, который синхронизировал эндогенное хронометрирование Mimosa pudica с периодом и фазой, близкими к солнечному циклу свет-темнота (другими словами, фотоэнтренмент; [ 30]).

    К середине 20 века Бюннинг заложил интеллектуальные основы для нашего нынешнего понимания влияния света на циркадную систему и того, как эти эффекты могут быть организованы в соответствии с временными воротами [31]. Уже документально подтвердив существование эндогенных циркадных ритмов у организмов, от одноклеточных водорослей до людей, и генетическое унаследование периода свободного хода этих ритмов у растений [32–34], Бюннинг предположил, что световые реакции, которые служат для увлечения циркадной системой фазозависимых .Если воздействие света происходит во время фазы «напряжения», это задержит работу кардиостимулятора на 1-2 часа. Однако, если свет был представлен во время фазы «расслабления», стимул увеличивал ритм кардиостимулятора на несколько часов (обобщено в [35]). Последующая работа Питтендрига, Гастингса и Суини, среди прочих, подтвердила устойчивые свойства фазового сдвига кратковременного или длительного воздействия света на циркадные функции, наблюдаемые у организмов по всей биосфере [36–39]. Тем не менее, это была знаменательная статья ДеКурси 1960 года, которая установила стандарт для количественной оценки влияния света на циркадные ритмы.Ее эксперименты проводились с белками-летятами, которых держали в постоянной темноте до и после подачи одного 10-минутного светового импульса с часовыми интервалами, охватывающими 24-часовой день [40]. ДеКурси графически изобразил суточный ритм чувствительности к этой фототерапии, создав первую официально опубликованную кривую фазового отклика (PRC) для кратковременного воздействия света на млекопитающих. Принимая форму синусоидальной волны, циркадный PRC отображает взаимосвязь между стимулом (светом) и измеренным циркадным выходом (например.g., двигательная активность), которая замедляется или опережает в зависимости от субъективного времени суток, в которое вводится стимул. ДеКурси обнаружил, что свет, запланированный вскоре после субъективных сумерек, вызывает максимальные задержки в ритме активности белки, в то время как свет, запланированный в часы перед субъективным рассветом, дает максимальное улучшение [40]. Свет, представленный в течение субъективного дня, не оказал видимого влияния. Эти два компонента PRC хорошо отображены на фазах циркадной светочувствительности напряжений, и релаксации, , предложенных Бюннингом несколько десятилетий назад, и общая форма PRC ДеКурси у белок с тех пор была воспроизведена практически в каждом организме, испытанном на сегодняшний день в лаборатория ([41]; см. рисунок 1 для канонической PRC для освещения).Эволюционное сохранение этой формы почти наверняка противоречит центральной тенденции кардиостимулятора сохранять височную нишу животного [5]. Он выравнивает смещение активности дневных животных со световыми сигналами, которые предсказывают конец сумерек (чтобы животные могли оставаться активными, пока солнце еще не светило), и началом активности со световыми сигналами, которые могут обозначать передний край рассвета (так что животные могут раньше вставать из сна, чтобы встретить восход солнца) [42]. Взаимоотношения сохраняются и для ночных животных.


    Во второй половине 20 века, несмотря на неопровержимые доказательства, подтверждающие роль света как синхронизирующего агента для циркадных колебаний у различных видов, от одноклеточных водорослей до млекопитающих [39, 43, 44], включая приматов (обзор в [45]), способность света действовать как аналогичный сигнал времени у людей оставалась спорной. Еще в 1980 году преобладающий интеллектуальный климат в академических кругах считал само собой разумеющимся, что циркадные ритмы у людей свободно протекают в среде, лишенной периодических сигналов времени.Тем не менее, уникально для всех царств жизни , они считались относительно нечувствительными к свету. Социальные взаимодействия, напротив, считались движущей силой, ответственной за вовлечение эндогенных циркадных механизмов (см. Вставку 1 для быстрого обзора критериев, которым должен соответствовать стимул, чтобы служить сигналом вовлечения). По иронии судьбы, увековечение этого недоразумения было побочным продуктом противоречивых исследований, проведенных частично Ашоффом, который, наряду с Бюннингом и Питтендри, долгое время считался одним из трех самых влиятельных ученых в области циркадных ритмов.Сам Ашофф ввел термин zeitgeber [46], который теперь повсеместно используется в циркадной литературе для описания увлекающего агента или сигнала времени.

    Как правило, чтобы продемонстрировать, что переменная окружающей среды действует как сигнал вовлечения для циркадной системы, должны быть выполнены четыре критерия:
    (1) Отсутствие всех других временных сигналов . При отсутствии временных ориентиров, самоподдерживающиеся, но необузданные, циркадные ритмы «вольны» с периодом, незначительно отклоняющимся от 24 часов; исследуемый циркадный ритм должен быть автономным с независимым периодом до подачи увлекающего сигнала и должен возобновить свой автономный период после удаления сигнала.
    (2) Контроль периода. После воздействия экологического цикла сигнала увлечения эндогенный период исследуемого циркадного ритма должен подстроиться так, чтобы он соответствовал периоду, налагаемому сигналом увлечения.
    (3) Стабильное соотношение фаз . Между временем исследуемого циркадного ритма и синхронизацией сигнала увлечения должно возникнуть стабильное и воспроизводимое фазовое соотношение, при этом результирующая фаза циркадного ритма не зависит от времени часов и зависит исключительно от временной метки, наложенной сигналом увлечения. .
    (4) Контроль фазы . Когда сигнал увлечения удаляется, результирующий циркадный ритм должен быть свободным с фазой, определяемой сигналом увлечения, а не ритмом свободного хода, преобладающим до увлечения.

    В начале 1960-х две группы независимо друг от друга приступили к определению наличия свободных циркадных ритмов у людей. Первая группа, состоящая из Ашоффа и Вевер, проводила свои исследования на предметах, индивидуально размещенных в запечатанном подвале под Мюнхенской больницей в течение 8–19 дней [47], в то время как Сиффр, известный исследователь подземных пещер, подверг себя двухмесячному исследованию пещер. долгое пребывание в подземной пещере Скарассона (испытание, позднее описанное в его книге под названием « Beyond Time»; [48]).В обоих аккаунтах сообщалось об эндогенном свободном цикле отдыха-активности с периодом более 24 часов (~ 25 часов), что свидетельствует о том, что периодически возникающие в окружающей среде стимулы каким-то образом возвращали человеческий кардиостимулятор к точному 24-часовому графику на ежедневной основе. как и у других животных. Первоначально предполагая (к их чести), что световые и темные циклы будут особенно важными сигналами увлечения для людей, Ашофф и Вевер начали первое систематическое исследование связанных с человеком цайтгеберов в недавно построенном подземном звукоизолированном бункере, специально разработанном для изоляции субъектов от всех остальных. внешние временные подсказки.Их первоначальные наблюдения здесь показали, что навязанный цикл свет-темнота (LD) был мощным механизмом увлечения [49]. Однако во время одного неудачного эксперимента неисправность оборудования привела к введению навязанного цикла LD без активации системы звуков гонга, которую они настроили для пробуждения субъектов для периодического сбора мочи, что наряду с другими мерами (включая сон-бодрствование) поведение и температура тела) способствовали оценке циркадного увлечения.К своему удивлению, Вевер обнаружил, что в отсутствие звуков гонга навязанного цикла LD было недостаточно, чтобы увлечь рассматриваемых субъектов в соответствующий 24-часовой день, и что синхронизация происходила только в экспериментах, где наложенный цикл LD и система гонга использовались в тандеме [50]. В конце концов Вевер пришел к выводу, что, поскольку определяющий фактор — гонг — интерпретировался испытуемыми как социальный контакт с экспериментатором, социальные сигналы должны быть более важными zeitgebers для людей, чем циклы LD [50].

    Через шесть месяцев после того, как статья Вевера появилась в European Journal of Physiology , собственное исследование Ашоффа и его коллег было опубликовано в Science , подтверждающее и основанное на выводах Вивера и утверждающее, что социальных сигналов достаточно для вовлечения человеческого циркадного ритма. ритмы [51]. Решающим недостатком в их заключении было предположение, что социальная реплика, представленная звуком гонга, не имела следствия zeitgebers, способствующего воспринимаемому увлекающему эффекту.К сожалению, протокол Ашоффа и Вевер не обеспечил той степени светоизоляции, которая требовалась их заключению. В жилых помещениях испытуемых дневное время обозначалось потолочными люминесцентными лампами, управляемыми экспериментаторами. Это верхнее освещение включалось на субъективном рассвете и выключалось в субъективных сумерках, что позволяло ученым полностью контролировать цикл LD, наложенный на испытуемых — при условии, что сами испытуемые не имели независимого доступа к эктопическим источникам света .Это был не тот случай. На протяжении всей оценки испытуемым был предоставлен бесплатный доступ к кухне, ванной, прикроватным тумбам и настольным лампам низкой интенсивности. Если бы эти лампы использовались испытуемыми каждый раз, когда гонг отключался в течение установленного экспериментатором периода темноты, эффекты увлечения bona fide , вызванные светом меньшей интенсивности, могли быть ошибочно приписаны гонгу.

    Несмотря на возникшее в результате мнение, которое пронизывало 1970-е годы, ряд ученых оставались убежденными, что свет является важным сигналом для увлечения циркадной системы человека, и провели свои собственные исследования.Эти новаторские исследования, которые обсуждаются в следующем разделе, помогли переориентировать преобладающую парадигму увлечения для людей и вернули свет на его законное место над всеми циркадными трезвенниками. В клинической сфере эти исследования также побудили специалистов в области психиатрии более пристально взглянуть на недавно появившийся инструмент, полезность которого изучалась для лечения расстройств настроения.

    3. Да будет свет

    В то время как исследования Ашоффа и Вевер разрешили ad libitum использование личного освещения, Чейслер и его сотрудники проверили роль цикла LD в качестве временной метки у людей, используя экспериментальный план, аналогичный используемому. в большинстве исследований на животных показано эффективное циркадное фотоэнтренинге.Здесь к объектам был применен абсолютный цикл LD, устраняющий все вторичное освещение и создавая объединенные чередующиеся интервалы яркого света и почти темноты. В этом исследовании [52], которое проводилось в лаборатории хронофизиологии человека больницы Монтефиоре, двум молодым двадцатилетним мужчинам, живущим в изолированных квартирах, было разрешено самостоятельно выбирать время сна, приема пищи и освещения в течение 25 дней. В течение примерно одного месяца испытуемые, как правило, занимались фрироллом с периодом ~ 25 часов.Затем испытуемых подвергали 24-часовому циклу LD с четкими переходами между рассветом и закатом в течение 9 дней, при этом они были лишены контроля над любыми другими светоизлучающими устройствами. После нескольких переходных процессов (переходных дней) они были увлечены наложенным 24-часовым световым графиком, прежде чем снова перейти в автономный режим после выхода из цикла LD в среду без цейтгебера с доступом ad libitum к пище, сну и личное освещение. Важно отметить, что испытуемые начали свободное бегство с фазы, предсказанной циклом LD, а не с фазы, предсказанной ранее существовавшим периодом автономного бега, который преобладал в первые 25 дней эксперимента (т.е., критерий увлечения). Основываясь на этих выводах, Чейслер и его коллеги пришли к выводу, что цикл LD сам по себе может быть эффективным синхронизатором циркадной системы человека вне зависимости от наличия социальных контактов. Чтобы подтвердить свой вывод, группа исследователей продемонстрировала, что повторное воздействие 4 часов яркого света (~ 9500 люкс) в циркадной фазе, совпадающей с субъективными сумерками, вызывает быструю и стабильную фазовую задержку на несколько часов в температуре тела и ритмах кортизола. , независимо от цикла сна / бодрствования субъекта [53].

    К концу 1980-х, за 30 лет, последовавших за основополагающим докладом ДеКурси, выявленные PRC были обнаружены у всех изученных эукариот, кроме человека. Продемонстрировав синхронизирующий эффект света у одного пожилого субъекта, подвергшегося воздействию яркого света [53], Чейслер и его сотрудники увеличили размер своей выборки и — в ходе 45 индивидуальных экспериментов — исследовали фазовые реакции циркадных часов человека на яркое ( ~ 9500 люкс) света в разное время суток. Используя внутреннюю температуру тела в качестве маркера циркадной фазы, их работа [54] в сочетании с более малоизвестным исследованием, проведенным К.Хонма и С. Хонма [55] предоставили этому полю первый количественный выявленный КНР человека. В дополнение к демонстрации того, что реакция циркадного водителя ритма человека на свет находится в пределах диапазона чувствительности, наблюдаемого у низших организмов, Cheisler et al. также бросил вызов существовавшему в то время убеждению, что на суточные ритмы человека не влияет обычное комнатное освещение. Во вспомогательном анализе результаты 23 испытаний сброса, в которых лечение субъектов ярким светом (~ 9500 люкс, 5 часов) происходило на полпути между 11-часовым блоком комнатного света (~ 150 люкс), сравнивались с испытаниями, в которых Обработка ярким светом была либо перед , либо , за которой следовало через 11 часов комнатного света.Циркадная фаза, на которой подавался яркий свет, контролировалась в этих условиях. Тем не менее, исследователи обнаружили, что время воздействия комнатного света (~ 150 люкс) может повлиять на величину и направление фазовых сдвигов, вызванных режимом яркого света, предполагая, что световая чувствительность циркадного кардиостимулятора человека простиралась по крайней мере до 150 люкс, что было намного больше, чем предполагалось до того момента.

    Отступив от своей прежней позиции, согласно которой изменения в интенсивности света не оказывают заметного воздействия на свободные циркадные ритмы [50, 56], Вевер снова оказался на неправильной стороне научных дебатов, поддерживая это воздействие света выше 2500 Люкс был необходим для оказания прямого воздействия на циркадный кардиостимулятор человека, так что любые эффекты, наблюдаемые после стимуляции мощностью менее 1500 люкс, можно было отнести только к поведенческим факторам [57, 58].Две совпадающие линии доказательств неуклонно противоречили этому мнению. Во-первых, на основе вспомогательного анализа данных PRC на людях, Чейслер и его сотрудники начали исследовать нижний диапазон светочувствительности циркадного кардиостимулятора человека. Девять молодых людей мужского пола участвовали в 16-дневном исследовании, в ходе которого световая обработка состояла из нескольких 5-часовых воздействий умеренно яркого света приблизительно 1260 люкс [59] или света меньшей интенсивности при 180 люксах [60]. После периода оценки начальной фазы 5-часовые экспозиции были рассчитаны так, чтобы они были центрированы 1.Через 5 часов после минимума эндогенной температуры (поздно вечером / рано утром). Основываясь на математическом моделировании воздействия света на циркадный кардиостимулятор человека, проведенном Кронауэром [61, 62], исследователи предсказали, что свет, запланированный на этой фазе, вызовет улучшение внутреннего температурного ритма тела испытуемых. Как и предполагалось, 180 люкс света привели к значительному сдвигу фазы температурных ритмов; кроме того, достигнутое улучшение составило почти 50% от сдвига, наблюдаемого при 1260 люкс [59, 60]. Было показано, что аналогичная циркадная светочувствительность наблюдается в зоне задержки при освещении 100 люкс более 6.5 часов [63].

    Вторая линия свидетельств, предполагающих, что циркадная система человека реагирует на свет умеренной интенсивности, касается отдельного корпуса работ по мелатонину, в котором также изо всех сил пытались опровергнуть идею о том, что только в животном царстве эволюция наделила людей способностью к избежать биологического контроля, налагаемого солнечным светом. Мелатонин, один из основных организаторов цикла сна / бодрствования, был впервые выделен из шишковидной железы крупного рогатого скота Lerner et al. в конце 1950-х годов [64, 65].Вскоре, как у дневных, так и у ночных животных, его продукция шишковидной железой была низкой в ​​течение дня и ограничивалась преимущественно ночью [66, 67]. Эти наблюдения в височных нишах намекают на роль окружающего света в формировании регуляции мелатонина в мозге. Вслед за демонстрацией на грызунах того факта, что секреция мелатонина действительно ингибируется светом [68, 69], исследования на множестве других видов млекопитающих подтвердили, что гормон блокируется воздействием искусственного или естественного освещения и что основной период его высвобождения составляет тесно связан с вечером: начало секреции мелатонина неизменно совпадает с заходом солнца, а его смещение — с восходом солнца (см. обзор [70]).

    Было показано, что циркадный ритм, являющийся результатом взаимосвязи между светом и секрецией мелатонина, свободно работает в переплавленных шишковидных железах птиц [71], предполагая, что ритмы мелатонина — по крайней мере, у птиц — были прямым результатом работы эндогенного часового механизма, а не (только) пассивный ответ на световую стимуляцию. Эти наблюдения заложили основу для возможного использования мелатонина в качестве надежного маркера циркадной фазы у людей (так называемое «начало тусклого света мелатонина или DLMO») [72]. Однако так же, как считалось, что циркадный кардиостимулятор человека нечувствителен к перезапуску светом, на протяжении 1970-х годов было общепризнанным, что производство мелатонина у человека также не пострадало [73–80].Кардинальные изменения в этом взгляде начались в 1978 году, когда впервые Веттерберг и отдельная группа из Национального института психического здоровья (NIMH) во главе с Леви и др. сообщили, что ночное воздействие яркого света может блокировать секрецию мелатонина у здоровых людей, а также у людей с различными заболеваниями [81, 82]. Более поздние исследования продолжали снижать планку минимальной интенсивности света, считающейся необходимой для снижения острой секреции мелатонина. Сейчас оценки показывают, что у людей возможно значительное снижение уровня освещенности всего лишь в 200–300 люкс [63, 83].

    4. Свет как терапевтический инструмент

    В мгновение ока в 1980–1981 годах Cheisler et al. и Lewy et al. быстро предоставили две линии доказательств, показывающих, что физиологически релевантные уровни светового воздействия могут вызывать измеримые реакции в функции человеческого мозга. Поскольку у людей, вероятно, было много биологических ритмов, которые были вовлечены в земной цикл LD, Леви и его коллеги предположили, что яркий искусственный свет можно использовать экспериментально, чтобы манипулировать этими ритмами в терапевтических целях, особенно при психических расстройствах.Они впервые проверили эту возможность у пациента, у которого ежегодные приступы депрессии совпадали с сокращением продолжительности зимнего дня и отступали с наступлением весны [84]. Первоначально исследователи предположили, что этот сезонный ритм был обусловлен усеченным фотопериодом пациента и что за счет увеличения продолжительности дня ярким искусственным светом на рассвете (с 6 до 9 часов) и в сумерках (с 16 до 19 часов) они может исправить его зимнюю депрессию. Фактически, это имело место после 4 дней воздействия света мощностью 2000 люкс, запланированного, как описано [84].Несмотря на свою первоначальную гипотезу о продолжительности дня, Lewy et al. в конце концов остановились на предположении, что наблюдаемые антидепрессивные эффекты света были основаны на синтетической коррекции аномально фазированных циркадных ритмов (т. е. «гипотезы фазового сдвига или PSH» [85, 86]). С этой точки зрения они рассудили, что многие расстройства настроения можно переосмыслить как хронобиологические расстройства, при которых фаза эндогенной циркадной системы не соответствует режиму сна в реальном времени и режиму сна.Управление ярким светом может вернуть эту систему в равновесие. Стоит отметить, что на модель PSH, вероятно, повлияли более ранние мысли и работа Крипке и его сотрудников, которые предоставили некоторые из первых доказательств того, что (1) циркадные часы пациента, отвечающего диагностическим критериям биполярного расстройства, были ускорены по сравнению с у нейротипичных индивидуумов, препятствующих синхронизации пациента с 24-часовым днем, и (2) терапевтические эффекты лития в этом состоянии могут быть следствием его свойств задержки циркадной фазы [87, 88].Kripke et al. были одними из первых активных исследователей терапии ярким светом при расстройствах настроения [89] и, наряду с Wehr et al. в NIMH [90, 91] были современниками Lewy et al. и их усилия по установлению лечебного потенциала запланированного воздействия яркого света.

    Согласно PSH, люди, страдающие от зимней депрессии или сезонного аффективного расстройства (SAD), как его обычно называют сегодня [92], предположительно страдали в основном от аномальной задержки циркадного ритма [85, 86].Таким образом, большинство будет предпочтительно реагировать на утренний яркий свет, который, если предположить, что светит PRC человека, обеспечит корректирующий фазовый сдвиг. PSH также предположил существование небольшой подгруппы пациентов с SAD, циркадные ритмы которых были аномально продвинутыми по фазе и которые выиграли бы от задержек во времени, которые будут происходить при вечернем воздействии яркого света. Поддерживая эту модель, Леви и его коллеги обнаружили, что из 8 протестированных пациентов с САР 7 преимущественно реагировали на антидепрессивный эффект от приема яркого утреннего света и сделали это с соответствующими достижениями в их DLMO [93].Было обнаружено, что только один пациент предпочтительно реагировал на вечерний свет соответствующей задержкой DLMO ( там же, ). В совокупности эти предварительные результаты утверждали, что расстройства настроения имеют циркадную основу и их можно лечить или дополнять с помощью своевременной доставки света. Полученные результаты послужат поводом для проведения множества клинических испытаний, изучающих эффективность терапии ярким светом. Помимо SAD [94–99], в исследованиях изучали влияние яркого света на другие расстройства настроения, включая несезонные формы депрессии, такие как биполярное расстройство и большое депрессивное расстройство (обзор см. В [100–102]), а также нарушения сна ( обзор [103, 104]) и нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Паркинсона [105, 106] и болезнь Альцгеймера [107].

    1990-е годы были отмечены большой волной успешных исследований, сопровождавших несколько исследований эффективности легких антидепрессантов у людей, страдающих САР. В совокупной выборке из более чем 300 человек, проживающих в Соединенных Штатах на одной и той же северной широте, группы под руководством Terman et al. (Колумбийский университет, Нью-Йорк, 41 ° с.ш.), Eastman et al. (Медицинский центр Раш, 42 ° с.ш.) и Lewy et al. (Oregon Health Sciences, 45 ° N) показали, что запланированное утреннее воздействие холодного белого флуоресцентного света 2500–10 000 люкс в течение 2 недель может снизить поведенческие оценки депрессии по сравнению с плацебо [108–110].Это снижение было достаточно большим, чтобы соответствовать критериям ремиссии у 30–60% протестированных пациентов, что редко наблюдается даже в крупных клинических испытаниях антидепрессантов, таких как прозак [111]. Исследования Термана-Истмана-Леви были опубликованы подряд в Archives of General Psychiatry . Строгость их исследований — и известность, связанная с местом публикации — подтолкнули область психиатрии к формальному признанию полезности света в качестве терапии или терапевтического дополнения при расстройствах настроения [112].Однако более поздние мета-анализы запланированного воздействия яркого света при сезонной и несезонной депрессии окажутся неоднозначными в их поддержке клинической эффективности света. По крайней мере, пять метаанализов, в том числе два, составленные для Кокрановской базы данных систематических обзоров, поставили под сомнение статистическую релевантность описанных фототерапевтических эффектов из-за рисков систематической ошибки при отборе пациентов, небольших размеров выборки, ограниченного использования контрольных групп плацебо, допуска пациента. самооценка результатов и отсутствие проверок соблюдения режима лечения [96, 98, 99, 113, 114].Менее благотворительная интерпретация предполагает, что большая часть научной литературы, которая накопилась в поддержку лечения ярким светом, построена на фундаменте из песчаного замка: любые результаты следует интерпретировать с особой осторожностью из-за, чаще всего, ошибочного дизайна эксперимента. И все же рандомизированные и двойные слепые клинические испытания до настоящего времени продолжают предлагать полезность запланированного светового воздействия для смягчения симптомов при SAD [115–118]. Этот поток рецензируемых исследований достиг точки, когда Medicare и большинство страховых компаний сочли целесообразным с медицинской точки зрения лечить пациентов, отвечающих диагностическим критериям SAD, с помощью высокоинтенсивных световых коробов, способных излучать 10 000 люкс [119, 120].Возможно, в конечном итоге это признание произошло за счет более широкого признания того факта, что лечение светом имеет терапевтическое значение при других аффективных расстройствах и может иметь неизученный потенциал для устранения различных симптомов, связанных с другими состояниями, перечисленными в DSM-V (). Диагностическое и статистическое руководство по психическим расстройствам, пятое издание ), включая расстройства нервного развития, нейрокогнитивные расстройства, пищевые расстройства и злоупотребления психоактивными веществами.

    Среди возможных виновников более вероятно, что комплаентность пациента является одним из важных факторов, которые исторически снижали оценки световой эффективности, когда воздействие было тщательно привязано к эндогенной циркадной фазе субъекта.Причины этого понять нетрудно. Стандартный подход к лечению, появившийся с помощью «терапии ярким светом», включает использование флуоресцентного балласта, который излучает рассеянный белый свет в пределах нескольких футов от глаз пациента. Прием препарата назначен на утро как можно ближе к пробуждению [121]. Часто цитируемая кривая доза-ответ стала общепринятой для определения антидепрессивного действия. Он имеет определенный порог в 5000 люкс, который может быть достигнут с пороговой дозой 2500 люкс за два часа, 5000 люкс за один час или 10000 люкс за минимальный период воздействия 30 минут (протокол золотого стандарта де-факто, полисы медицинского страхования).Таким образом, для того, чтобы каждое утро занимать не менее получаса в фиксированное время, человек, соблюдающий световой режим, должен относительно спокойно сидеть перед неудобно яркой лампой, в то время как требования утреннего расписания (например, приготовление завтрака, приготовление для поездки на работу и подготовки детей к школе), продолжайте о них. Человек должен делать это с постоянной дисциплиной в будние дни с постоянно меняющимся социальным календарем, а также в выходные и праздничные дни. Более того, их поощряют делать это, даже если они испытывают временные неприятные эффекты, такие как головная боль, напряжение глаз, тошнота или нервозность [122, 123].

    Оглядываясь назад, можно сказать, что два десятилетия недоразумений, увековеченных Вевером и другими, оставили долгосрочные психологические шрамы в области циркадных и психиатрических исследований в отношении динамического диапазона действия света в человеческом мозге. Многие полагают — даже сегодня — что пациентам требуются длительные периоды облучения высокоинтенсивным светом широкого спектра, чтобы вызвать любые желаемые терапевтические изменения. Эта точка зрения только сейчас развивается с нашим растущим пониманием циркадной фоторецепции млекопитающих в сетчатке и важной роли меланопсина [124], который представляет собой коротковолновый (синий) опсин, экспрессируемый подмножеством ганглиозных клеток сетчатки, которые проецируются непосредственно на SCN через RHT.Клетки, несущие меланопсин, изначально светочувствительны [125], но также получают сигналы от палочек и колбочек. Координация передачи сигналов между этими тремя ведет к стабильному циркадному фотоэнтренированию и фазосдвигающему ответу на воздействие света (хотя точная логика того, как это происходит, остается плохо определенным у людей, как и степень связи между палочками / колбочками и меланопсинсодержащими клетками; [ 126–129]). Тот факт, что спектры действия для подавления мелатонина и восстановления фазы у людей имеют пик с синими длинами волн (446–480 нм; [130–132]), привел некоторых исследователей к предположению, что меланопсин может способствовать опосредованию антидепрессивных эффектов света в организме человека. ПЕЧАЛЬНЫЙ.Несколько исследований изучали эту возможность и обнаружили, что лечение узкополосными синими светодиодами (СИД), белыми светодиодами с голубым обогащением или лампами с высокой цветовой температурой снижает депрессивные рейтинги по SIGH-SAD (структурированное руководство для оценки депрессии по Гамильтону). шкала сезонных аффективных расстройств ) до такой же степени наблюдалась после воздействия широкополосного флуоресцентного света 10 000 люкс [133–136]. Это снижение может быть достигнуто при воспринимаемой освещенности от 100 до 1000 люкс.

    Дальнейшие исследования были сделаны в отношении того, различаются ли физиологические реакции меланопсина у людей, страдающих депрессией, или уже существующие варианты гена меланопсина ( OPN4 ) могут опосредовать риск депрессии. Имеющиеся данные предполагают, что опосредованные меланопсином сужения зрачков, которые происходят после стиллюминации, фактически уменьшаются у людей, страдающих либо большим депрессивным расстройством, либо SAD [137, 138]. Специфический кодирующий вариант OPN4 (P10L), возникающий в результате однонуклеотидного полиморфизма в экзоне 1 (rs2675703), последовательности, соответствующей N-концевому хвосту белка меланопсина, также показал большую сегрегацию в образцах пациентов с SAD по сравнению с контрольными образцами [139].Эти данные свидетельствуют о том, что различия в невизуальной циркадной системе могут очень хорошо предрасполагать некоторых людей к расстройствам настроения и влиять на их реакцию на световое лечение.

    С более широкой точки зрения, пересечение литератур по циркадной фоторецепции и депрессии, имевшее место на протяжении 2000-х годов, начало предоставлять дорожную карту того, как избежать «молоткового» подхода, который долгое время доминировал в практике фототерапии. Начиная с 2010 г., схемы с использованием низкоинтенсивного излучения с помощью устройств меньшего размера, способных производить излучение с определенной длиной волны, могут рассматриваться как стратегии лечения следующего поколения с большей антидепрессивной эффективностью и меньшим количеством проблем с соблюдением режима лечения.Однако другое фундаментальное открытие в области циркадных ритмов человека за последние несколько лет предсказывает еще большие возможности того, как мы можем вскоре использовать свет для улучшения психического здоровья. В последнем разделе этого обзора мы суммируем недавние открытия, показывающие, что миллисекундные последовательности света могут запускать чрезмерные циркадные фазовые сдвиги по сравнению с непрерывным воздействием, и размышляем о различных способах использования этого явления для разработки ориентированной на пациента фототерапии. Вычислительное пространство, которое предлагает экспозиция вспышкой, в сочетании с более сложными механизмами управления светом, обещанными светодиодами, вновь открывает дискуссию о том, какие психиатрические состояния могут получить терапевтическую пользу от фотостимуляции глаза.Учитывая взаимосвязь RHT и SCN с центрами мозга, которые управляют информацией и эмоциями [14, 140], прецизионное лечение с использованием светодиодной вспышки может создать широкую сеть.

    5. Прецизионный свет: будущее фототерапии

    По странному совпадению два конкурирующих видения того, как свет обрабатывается циркадной системой, были опубликованы для разных приемов в 1984 году. Первое, опубликованное в уважаемом журнале Nature Такахаши и его коллеги представили концепцию «циркадной взаимности», широко распространенную идею о том, что величина циркадного фазового сдвига в ответ на свет достаточно просто выводится только из интенсивности и продолжительности светового воздействия [141].В рамках этой модели SCN считается не более чем градуированным счетчиком фотонов: чем больше количество фотонов, зарегистрированных в течение определенного периода субъективной ночи, тем больше результирующий сдвиг фазы, который должен наблюдаться в физиологии и поведении животного, вплоть до некоторый уровень насыщения [141–144]. Второе видение, опубликованное более неясно как быстрое сообщение в журнале Journal of Experimental Zoology известными индийскими хронобиологами Джоши и Чандрашекараном [145], показало, что одиночная яркая вспышка субмиллисекундного света, испускаемая через фотовспышку Metz Mecablitz, может привести к значительному прогрессу. задержки (30–60 мин) летной активности круглолистной летучей мыши Шнайдера, Hipposideros speoris [145].Джоши и Чандрашекаран вскоре после [146] опубликовали серию PRC для световых импульсов различной длительности от 0,083 до 3,33 миллисекунды (мс). При всех этих длительностях импульсы спроектировали фазовые сдвиги в Hipposideros speoris , сравнимые по величине с 15 минутами непрерывного освещения лампами накаливания или флуоресцентным светом мощностью 1000 люкс ( там же, ). Наблюдение за тем, что очень короткие возмущения света длительностью около 1/2000 с могут сбрасывать циркадные часы, не было полностью новым; Брюс и др.продемонстрировали это десятилетиями ранее как в ритмах споруляции гриба Pilobolus sphaerosporus [44], так и в ритме эклозии Drosophila pseudoobscura [39]. Однако результаты на летучих мышах доказали, что эти периоды воздействия также актуальны для млекопитающих, а не только интересное явление, присущее низшим организмам.

    Только в 1998 году исследователи стали проверять и расширять эти результаты на мышах, крысах и хомяках, моделях животных, которые имели значительно большее количество последователей в биомедицинских исследованиях.Используя ксеноновые лампы-вспышки студийного качества (Dyna-Lite Flash Head), Van den Pol et al. обнаружили, что последовательность импульсов длительностью 2 мс, доставляемая каждые 1 или 5 с в течение 5 минут или каждую минуту в течение часа, вызвала многочасовые фазовые задержки в активности бегового колеса мыши [147]. Величина этой реакции приближалась к максимальным сдвигам в активности бегового колеса, которые обычно наблюдаются у этого вида после 10-15 минут непрерывного воздействия света [148]. Арванитогианнис и Амир показали, что даже более короткие вспышки длиной 10 μ с также могут сбрасывать часы у крыс и делать это с помощью комбинаторной логики, которая объединяет ответы этих вспышек с более короткими и более длинными вспышками [149].Всего лишь пять 10 вспышек μ с, генерируемых системой стимуляции травы, могут вызвать поведенческие и клеточные корреляты сброса часов ( там же, ). Видаль и Морин представили наиболее подробную из опубликованных на сегодняшний день характеристик воздействия миллисекундного воздействия света на циркадную систему млекопитающих [150]. Исследование зоны распространения сирийских хомяков ( Mesocricetus auratus ) с помощью того же оборудования Dyna-Lite Flash, что и Van den Pol et al. За несколько лет до этого исследователи обнаружили, что всего десять импульсов по 2 мс, т. е. полный пакет стимулов длительностью 20 мс, могут обеспечить максимальное возбуждение циркадного водителя ритма.Интересно, что на эффективность этой серии импульсов влиял интервал отдыха между вспышками. Успехи в беге на колесе хомяка были оптимизированы, когда межстимульный интервал достигал 4-8 с, но были нарушены из-за более быстрого оборота; например, животные, получавшие десять импульсов по 2 мс, каждый с интервалом 0,5 с, демонстрировали очень слабый фазовый отклик или вообще отсутствовали [150].

    Невизуальная циркадная система большинству сторонних наблюдателей кажется обманчиво простой. Можно утверждать, что этому восприятию способствовали такие концепции, как взаимность, и лежащее в ее основе представление о том, что аппаратные средства в мозге, которые больше всего определяют циркадную реакцию, — это сами фотосенсоры в сетчатке.Чем больше света «видит» сетчатка, тем больше это сообщение доставляется в SCN и тем больше возникает фазовый сдвиг. Этот взгляд стал более смелым с момента открытия меланопсина и тщательного изучения путей ганглиозных клеток сетчатки, содержащих меланопсин, которое последовало с начала 2000-х годов. Этот взгляд, возможно, невольно, снизил воспринимаемую роль SCN и его мощной тактовой сети из 16000 нейронов до роли пассивного двигателя в фотоэнтренинге, когда на самом деле эта связь находится на перекрестке гораздо более сознательного тела, которое охватывает все известные аспекты. (и неизвестные) специализации сетчатки, межголового листка и сложных цепей, которые их связывают [14, 151].Тщательно отсекая слои данных вспышки, которые были собраны на грызунах, трудно сделать вывод, что счет фотонов является единственным механизмом, с помощью которого рассчитываются фазовые сдвиги. Априори в этом есть смысл. Естественные изменения, происходящие в окружающем освещении во время сумерек между днем ​​и ночью, включают изменения как в качестве (спектральный состав), так и в количестве (интенсивность, вероятность воздействия). В то время как убывающая или нарастающая интенсивность света является наиболее заметным изменением, которое сопровождает закат и рассвет, соответственно, мы упустили из виду тот факт, что эти различия в освещении представляют собой только последний этап предполагаемой 30–60-минутной прогрессии сумерек.Большую часть этого периода световая информация, которая сигнализирует мозгу о том, что день уступает место ночи (или наоборот), касается уровней цветовой температуры. В условиях непрерывного дневного света арктического лета суточных колебаний цветовой температуры достаточно как мощных синхронизаторов двигательной активности птиц [152, 153]. Недавние лабораторные эксперименты продемонстрировали синхронизирующие эффекты циклической смены фотопериода каждые 12 часов между двумя разными светами, обогащенными по длине волны [154, 155].Давайте сделаем шаг назад, чтобы рассмотреть, о чем на самом деле говорят нам эти данные: они провокационно предполагают, что изменения интенсивности света расходуются (т.е. не являются абсолютно необходимыми) для циркадного фотоэнтренмента, что делает гипотезу взаимности бессмысленной. Эти данные полностью опровергают гипотезу взаимности? Конечно, нет. Однако они поясняют, что невизуальная циркадная система влияет не только на фотоны, когда инженерные фазовые сдвиги меняют эндогенные ритмы в соответствии с солнечным днем.Это подходящий контекст для экспериментов со вспышками, которые были начаты с Питтендри, поддержаны Джоши и Чандрашекараном, а затем переданы Ван Ден Полу и др., Арванитогианнису и Амиру, Видалю и Морену: мы не понимаем вычислений, которые сеть часов, и, что неудивительно, так же, как и в других системах, таких как трисинаптические цепи гиппокампа, имеет значение содержание, продолжительность, частотный график и общий шаблон, с которым отправляется информация.

    Судя по количеству цитирований, накопленных за последнее десятилетие (все <30), статьи, документирующие импульсную стимуляцию циркадного фазового сдвига, не получили большого внимания со стороны сообщества фундаментальных исследователей циркадного ритма.Однако отсутствие наглядности этой литературы не помешало исследованиям на людях. В серии экспериментов, начавшейся примерно в 2010 году, Zeitzer et al. показали, что циркадная система человека способна реагировать на импульсы широкополосного света длительностью 2 мс, доставляемые один раз (473 люкс, вольфрамовая лампа) или два раза (3000 люкс, ксеноновая лампа) в минуту в течение часа [156, 157]. Интеграция этих часовых световых последовательностей задерживала ритмы мелатонина слюны на 30–45 минут у субъектов, получавших вспышку, в то время как субъекты, оставленные в темноте, не демонстрировали чистого изменения фазы ( там же, ).Zeitzer et al. также было сделано уникальное наблюдение, что эти протоколы вспышек могут по-прежнему оказывать свое циркадное воздействие на людей, когда они спят, при этом не влияя на бдительность, архитектуру сна или переходы состояний между небыстрым движением глаз (NREM) и REM-сном [157, 158]. Спектр электроэнцефалограммы (ЭЭГ), измеренный для C3 / C4 / O1 / O2, не изменился при сравнении сигналов ЭЭГ, записанных во время фотостимуляции, с сигналами, записанными за час до этого, со спектральной мощностью, сохраненной во всех основных частотных диапазонах [157].Эти импульсные стимулы сохраняют свою циркадную эффективность во время сна, что связано с другой динамической стратегией введения света во время сна, разработанной Terman et al. в конце 1980-х [159]. Эта стратегия, называемая моделированием рассвета, представляет собой постепенно нарастающий световой сигнал, который начинает тускнеть (свечение звездным светом) и продолжает увеличиваться по траектории затяжного восхода солнца до достижения ~ 250 люкс, где он ослабевает при обычном пробуждении объекта. Большая часть лечения, контролируемого ЦП, происходит в последние 2-3 часа сна.Хотя моделирование рассвета никогда не было широко распространено, и Terman et al. и Avery et al. нашли доказательства его антидепрессивной эффективности в нескольких когортах с SAD [159–165].

    Что особенно примечательно в исследованиях вспышек на людях, так это то, что они открыли дверь к идее о том, что свойства сдвига фазы света могут быть отделены от его способности подавлять мелатонин. В двух отдельных когортах, насчитывающих около 40 человек, Zeitzer et al. обнаружили, что миллисекундные модели световой стимуляции 2000–3000 люкс, которые запускали фазовые сдвиги DLMO, не влияли на общую концентрацию мелатонина в слюне, в отличие от непрерывного воздействия света той же интенсивности, что привело к 50% снижению секреции гормонов [156, 158] .Подобно результатам Видаля и Морина на крысах, Зейтцер и Наджар описали логику фазового сдвига миллисекундных импульсов, при которой циркадный ритм был максимальным с интервалами между стимулами в диапазоне от 3 до 8 секунд [158]. Приблизительно через 7,6 секунды они обнаружили, что интеграция вспышки привела к задержкам фазы, более чем в два раза превышающим те, которые были количественно определены после одного часа непрерывного равносильного освещения (несмотря на разницу в 3800 раз в общей продолжительности экспозиции). В межстимульных интервалах около ~ 7 эффектов на мелатонин по-прежнему не наблюдалось.6 с. Масштабы этой дихотомии нетривиальны. Это подчеркивает возможность того, что могут быть разработаны различные протоколы флэш-памяти для избирательного нацеливания на SCN, а не на шишковидную железу.

    Область психиатрии сейчас находится на краю нового мира возможностей того, как легкое администрирование может улучшить траектории болезни тех, кто борется с психическими заболеваниями. На данный момент, совокупность работ предполагает, что более тонкий фотосинтаксис обеспечивает набор инструкций для центрального водителя ритма, направляя его на переключение времени и фазы эндогенных ритмов.Эти наборы инструкций, вероятно, меняются в течение субъективного вечера и составляются по-разному в зависимости от модулирующего ввода от других цейтгеберов. Они могут дать возможность выполнять сложные команды, которые обходят SCN, используя его в качестве канала или перенаправляя информацию на уровне сетчатки в одну из многих других центральных областей мозга. И они могут быть реализованы благодаря параллельным достижениям в технологии доставки света, которые были сделаны с помощью светодиодов, которые излучают почти монохроматический свет с очень точным временным контролем.Время прогрева для включения светодиода — и циклов включения / выключения — может достигать наносекундной скорости. Это, в сочетании с их высокой энергоэффективностью (т.е. световая отдача , , светоотдача на ватт затраченного электричества), делает светодиоды идеальными для использования в небольших медицинских устройствах [166]. Короче говоря, программное и аппаратное обеспечение для перепрограммирования циркадных ритмов или перепрограммирования аффекта или познания находится в процессе конвергенции, что позволило бы реалистично изучить их потенциал.Возможности для этого исследования огромны и наглядно проиллюстрированы кратким тематическим исследованием синдрома Смита-Магениса (SMS).

    Люди с SMS, расстройством нервного развития, возникающим в результате гаплонедостаточности гена RAI1 и имеющим много общего с расстройством аутистического спектра (например, нарушение речи и языка, негибкость поведения, двигательные стереотипы и другое повторяющееся поведение; [167–169] ), обнаруживают нарушения сна и циркадных ритмов, которые тесно связаны с инвертированными циркадными паттернами секреции мелатонина [170–175].Лица с SMS вырабатывают высокие уровни мелатонина в течение дня (то есть концентрация более 50 пг / мл в плазме) и низкие уровни до 10 пг / мл в течение вечера, что составляет примерно половину той концентрации, которая обычно регистрируется у нейротипиков ночью [171 , 172]. Остается открытым вопрос, является ли изменение фазы ритмов мелатонина у людей с SMS результатом истинной инверсии или, наоборот, результатом значительного ежедневного сдвига фазы или задержки секреции мелатонина [176]. В любом случае, это повторяющийся клинический случай, когда нарушение экспрессии генов [177] и искажения в молекулярных механизмах работы циркадных часов [178, 179] делают человека по-разному чувствительным к воздействию света и темноты на мелатонин [180].В принципе, это повышает вероятность того, что узорчатый свет может регулировать мелатонин более динамично, с протоколами, которые могут повышать или понижать его секрецию ночью, или те, которые могут полностью его обходить. Для человека, пользующегося SMS, это может быть лишь верхушкой айсберга того, как можно использовать свет для улучшения психического и физического здоровья. Эксперименты по нейровизуализации человека показывают, что введение синего света (~ 470–480 нм) запускает активацию цепи внимания-памяти, которая задействует голубое пятно, гиппокамп и лобно-теменную кору [181].Другие эксперименты, по крайней мере, на грызунах, продемонстрировали способность зеленого света (525–530 нм) облегчать боль, используя путь, идущий от сетчатки вниз по ростральному вентромедиальному мозгу к спинному мозгу [182]. Просто манипулируя цветовым спектром света, кажется, что отдельные порталы открываются от ганглиозных клеток сетчатки к различным областям мозга. Эти пути могут быть маршрутами, по которым отдельные нейропсихиатрические проблемы, связанные с SMS (например, отвлекаемость по сравнению с самоповреждающим поведением), выделяются для целевой реабилитации с помощью фототерапии во время сна.Несомненно, можно провести и другие тематические исследования для других расстройств, таких как болезнь Альцгеймера или большое депрессивное расстройство у стареющих людей.

    6. Заключение

    Мы прошли долгий путь с тех времен, когда Cheisler et al. и Lewy et al. работал над тем, чтобы развеять у научного сообщества представление о том, что люди невосприимчивы к воздействию света на систему циркадного сна. Однако то, что начиналось как прямое отклонение, превратилось в столь же твердое убеждение, что свойства сброса света в первую очередь зависят от экспозиции (т.е., взаимность, облучение × продолжительность). Оглядываясь назад, становится ясно, что эта догма выросла из пустоты, которая образовалась, когда рухнуло представление о том, что циркадная система человека по отношению к свету уникальна по сравнению с другими животными. Многим было интуитивно понятно, что если циркадная система человека не является привилегированной, то она определенно не так светочувствительна, как системы, изученные на низших организмах, таких как грибы и Drosophila [39]. Наряду с литературой о циркадных вспышках, недавние работы продолжают опровергать эти убеждения (см. [183] ​​для описания перезагрузки человека при однократном воздействии света 15 с).Тот факт, что люди реагируют на миллисекундные появления света, имеет важное значение для психиатрии. Поскольку эффекты быстрых вспышек не исчезают при повторном применении [158], количество информации, которая может быть доставлена ​​в мозг, чтобы вызвать изменения, резко возрастает. Широта этого информационного пула определяется пространством параметров, присущим фотобиологии: пересекающиеся диапазоны интенсивности света, продолжительности, обогащения по длине волны, времени, фракционирования и истории фотопериода.Это масштабное мероприятие, которое обещает время, когда можно будет адаптировать вмешательство для удовлетворения уникальных потребностей каждого пациента.

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

    Благодарности

    Авторы признательны Научному фонду Аризоны (SFAz), Институту UA BIO5 и Министерству здравоохранения штата Аризона за их щедрую финансовую поддержку.

    Годовые репродуктивные ритмы млекопитающих: механизмы световой синхронизации

    Животные ограничивают время рождения потомства наиболее благоприятным временем года, обычно весной или летом.Это достигается за счет контроля предшествующего периода фертильности и, в некоторых случаях, отсрочки имплантации зиготы. Сезонные изменения продолжительности светового дня, основной, но не единственный сигнал, регулируют пульсирующее высвобождение гипоталамических рилизинг-факторов, которые, в свою очередь, активируют ось гипофиз-гонад. Таким образом, роль нейроэндокринной системы заключается в преобразовании фотопериодического стимула в эндокринный сигнал (рис. 12). Измерение продолжительности дня зависит от циркадной системы, свет окружающей среды отбирается каждые 24 часа.Экспериментальные манипуляции с фотопериодической реакцией выявили существование ритма чувствительности к присутствию света, увлекаемого преобладающим фотопериодом. Падение света в период максимальной чувствительности приводит к реакции типа LD. Важно отметить, что, хотя разные виды измеряют длину дня одинаковым образом, реакция гонад на данный фотопериод будет варьироваться между видами в зависимости от характера их сезонной репродуктивной стратегии.Фотическая информация передается от сетчатки к шишковидной железе через супрахиазматические ядра гипоталамуса и шейный симпатический ствол. Центральные связи между этими структурами плохо изучены. Пинеальная железа является важным медиатором фотопериодической реакции. Эффекты пинеалэктомии различаются у разных видов, но во всех случаях реакция на изменение длины дня блокируется. Эта железа не является ни анти-, ни прогонадотропной; он просто дает сигнал. Этот сигнал, вероятно, является ночным выбросом мелатонина.Исследования выработки мелатонина in vivo и реакции фотопериодических видов на временное введение экзогенного мелатонина показали, что продолжительность ночной выработки мелатонина шишковидной железой считывается ЦНС как показатель продолжительности темноты. Эта модель для PTM обеспечивает физиологическую основу наблюдаемого ритма чувствительности к свету. Этот период чувствительности, вероятно, параллелен ночному ритму выработки мелатонина. Свет, падающий в этой фазе, блокирует выработку мелатонина, усекает сигнал шишковидной железы и, следовательно, вызывает LD-ответ ЦНС.Местоположение детектора сигнала неизвестно, хотя может быть задействован передний гипоталамус. Неизвестно, как сигнал эпифиза вызывает изменения в генераторе импульсов ЛГРГ в гипоталамусе. Однако эндогенные опиоиды, особенно бета-END, могут играть важную роль в осуществлении фотопериодического контроля над действием гипофиза.

    .

    Станьте первым комментатором

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    2019 © Все права защищены. Интернет-Магазин Санкт-Петербург (СПБ)