每個人都渴望擁有更好的睡眠，但要獲得更好的睡眠卻很困難。
幾週前，我和一群朋友在交換新年新希望，有人提到了其中一個重要的目標：改善睡眠。我本身是視覺神經科學家，所以當這個話題出現時，總會不可避免地談到螢幕惱人的藍光、藍光濾鏡，以及它們是否真的有效。我的簡短答案是：不，藍光濾鏡沒有用。但其實有很多更有用的方法，可以讓人們控制光線攝取，進而改善睡眠，並在旅行時盡量減少時差。
我比較長的回答通常是一段半小時的抱怨，說明它們為何無效，內容涵蓋從視交叉上方的微小細胞核，到住在沒有陽光直射的洞穴裡的人們，再到神經胜肽、不同的視錐細胞、螢幕如何運作、伽馬曲線，以及我從 ismy.blue 網站學到的東西、玉米燈泡、褪黑激素，最後分享我的 Apple Watch 和 WHOOP 數據。接下來的內容，將比你所需要的更多地介紹藍光濾鏡以及更有效控制晝夜節律的方法。劇透一下：真正的關鍵是總體亮度，而不是顏色。
就在視交叉的上方，有一個稱為視上核（SCN）的神經核。這裡是大腦主要的生理時鐘所在。人體許多現象，無論是警覺性、體溫還是飢餓感，至少部分取決於我們身體對時間的感知。有一組位於下視丘的神經元，透過一套迷人的轉錄-轉譯回饋迴路，自主地追蹤時間，這些迴路涉及最終在約 24 小時的週期內關閉自身轉譯的蛋白質。SCN 中的細胞也透過神經胜肽相互同步，並將主時鐘信號散佈到全身；例如來自松果體的褪黑激素，但也透過對 HPA（壓力軸）的次級調節，以及一種稱為 AVP 的神經胜肽。
內在時鐘的精確度不高，其週期通常略長於 24 小時，這點最早在住在廢棄礦井深處（為了科學研究！）的人們身上得到驗證。最終重設時鐘的一個因素，是來自視網膜內一組投射到這個神經核的神經元的輸入。這些細胞被稱為內感光視網膜神經節細胞（ipRGCs）。分解一下：
視網膜神經節細胞是視網膜（眼睛後部）中最終投射到大腦的細胞。
內感光表示這些細胞不依賴視錐細胞或視桿細胞的信號來獲取光線資訊；這些細胞直接表達一種感光分子，一種視蛋白，稱為黑視蛋白。
ipRGCs 不形成影像，也不投射到視覺皮層；它們只是用來追蹤環境光線，將資訊傳遞給 SCN。關鍵在於，黑視蛋白常被認為對藍光敏感。這就是藍光濾鏡的前提：如果你在夜間關閉顯示器中的藍光，你將有助於身體時鐘同步，更容易入睡；或者至少，它能阻止大腦內部時鐘延遲。
這個前提正確嗎？不。當你查看不同視蛋白對不同波長吸收光譜時，這個前提就顯得明顯有缺陷。將黑視蛋白對不同波長敏感度與三種視錐細胞的敏感度進行比較：它的峰值敏感度介於 S（短波長，即藍光）視錐細胞和 M（中波長，即綠光）視錐細胞之間。它的頻寬也相當寬。它對藍光不敏感，它對青色（以及藍色和綠色）敏感。
除非你的策略是創建一個類似照片沖洗室的純黑與紅色螢幕，或者戴上深紅色濾鏡眼鏡，否則純粹的顏色偏移策略不太可能阻擋光譜中如此大的一部分。
像 f.lux 和 Apple 的夜覽（Night Shift）這樣的藍光阻擋軟體有什麼作用？我們可以透過在有或沒有濾鏡的情況下，在螢幕上顯示不同的顏色，並使用光譜儀測量輸出的光線來衡量它們的效果。理想情況下，我應該能使用我在研究生時期使用的精密光譜儀，但那似乎過於昂貴且不切實際；我改用了一個便宜的色度計 SpyderX 來找出答案。該設備可以測量螢幕上恆定亮度斑塊對 L、M 和 S 視錐細胞的（模擬）響應（LMS 響應）。PsyCalibrator 論文的附錄向我保證，該設備在我使用的範圍內具有驚人的線性度，這讓我免於在 eBay 上花費數週時間尋找一台價格低於 2014 年狀況良好的 Nissan Altima 的校準精密光譜儀。
我用我的 M1 Macbook Air 測試了 Apple 的夜覽。令我驚訝的是，其映射函數非常簡單：LMS 響應可以透過標準顏色和夜覽顏色之間的矩陣乘法線性映射（R^2 = .997）。這很令人驚訝，因為夜覽可以做各種複雜的事情，例如非線性查找表（LUT）。碰巧的是，這種轉換是線性的，而且更重要的是，幾乎是對角的，便於分析。
從對角線讀取，近似來看，它告訴我們：
夜覽維持 L（紅色）亮度。
夜覽將 M（綠色）亮度降低約 40%。
夜覽將 S（藍色）亮度降低約 60%。
由於顏色同色異譜現象（color metamerism），你無法直接從這些數字判斷 ipRGCs 對夜覽的反應；你還需要知道發射光譜。然而，你可以猜測，如果發射光譜沒有病態，ipRGC 的反應變化可能介於 M 視錐細胞和 S 視錐細胞之間，也就是大約 50%。
事實上，我使用了一個參考光譜來代表這類顯示器，透過肉眼分辨來猜測個別原色的發射，並計算出 ipRGC 細胞在夜覽模式下會看到少 52% 的光線，這與 Nagaro 等人（2019）的估計在同一個數量級內。總的來說，軟體藍光濾鏡大約能阻擋一半與 ipRGC 相關的光線。
無效。人類的光感知是基於對數尺度，讓我們能夠在 6 個數量級的亮度範圍內保持有用的視覺，從中午的太陽到無月之夜，而亮度減半僅是 0.3 個數量級¹。相對而言，亮度減半只是視覺動態範圍中的一個微小波動。Phillips 等人（2019）測量了受試者唾液中褪黑激素濃度對不同光照水平的反應。這給出了一個劑量反應曲線：橫軸是亮度，縱軸是褪黑激素抑制（晝夜節律中斷）。
他們發現曲線相當平緩。亮度減半，在最好的情況下（約 20 lux 的基線），可能會讓你從 50% 的褪黑激素抑制降至 25%。
這並非毫無意義，但你實現這些收益的機率相當渺茫。首先，你必須幸運地處於正確的範圍內——如果你的房間太亮或太暗，它將沒有效果。其次，如果你提高螢幕亮度以補償顏色偏移，這種優勢會立即被抵消。不幸的是，正如我們很快就會看到的，將螢幕亮度加倍只需敲幾下鍵盤即可。夜覽可能有些作用，但我能找到關於夜覽模式的最大研究（仍然是一項相當小的研究）發現對睡眠影響甚微，所以如果有的話，效果一定很小。
將所有藍光發射歸零（即將 (r, g, b) 映射為 (r, g, 0)）是否會去除更多青色成分？是的，但這會讓電腦非常難以使用。軟體藍光濾鏡是在保持可用性和阻擋部分青色光之間的一種妥協。
令人惱火的是，是的。我看到有人聲稱 10% 到 80% 的用戶在夜間使用藍光濾鏡。坦白說，我不知道這些數字從何而來。然而，事實證明，我病毒式的網站 ismy.blue 可以為我們提供一些真實的數據。回想一下，ismy.blue 是我為了和妻子（一位眼科醫生）關於藍綠色毯子的真實顏色爭論而創建的網站（我在這場爭論中輸了；它是藍色的）。人們選擇一個特定的青色陰影應該被稱為藍色還是綠色，並可以將他們的顏色界限與廣大群眾進行比較。
藍光濾鏡會干擾電腦的顏色，因此應該會極大地改變一個人對藍綠色界限的感知。現在，大多數在夜間使用藍光濾鏡的人並不知道，而且從網站端無法得知一個人的螢幕設定，所以有些人是在夜間開啟藍光濾鏡的情況下進行測試的。夜覽的線性轉換矩陣模型預測，人們的藍綠色界限在色相上應該偏移約 15 度，這是一個巨大的差異——與白天藍綠色界限的分布相比，效應大小是幾個標準差。
你可以在平均閾值隨太陽時的變化中看到這一點。太陽時是一種標準化的時間基礎，午夜對應太陽午夜，中午對應太陽中午，早上 6 點對應日出，晚上 6 點對應日落。白天閾值保持穩定，但在夜間會跳動，朝著你預期的方向（它們會上升，尤其是在有內建濾鏡的平台，如 Mac 和 iPhone）。
所以我做了一件有點狡黠的事：我為閾值擬合了一個混合模型，包含兩個峰值：一個用於普通用戶，另一個用於藍光濾鏡用戶，向右偏移 15 度。重要的是，我根據太陽時擬合了不同的混合權重。也許我可以用 t 分佈的混合模型代替，還有一些我還沒完全想到的混合偏移等等。儘管如此，這是一個有趣的數據點。
正如你所見，在我樣本中的藍光濾鏡用戶比例相當大；在夜間高峰時，25% 的 iPhone 用戶和 33% 的 Mac 用戶開啟了夜覽。我會注意到，估計的藍光濾鏡比例在白天從未完全歸零，所以一些聲稱的藍光濾鏡用戶可能在正常顏色的螢幕上擁有真正特異的閾值，或者螢幕嚴重校準錯誤或損壞。另一方面，夜間的比例可能被低估了，因為有些人會（明智地，按照指示）在進行測試前關閉了藍光濾鏡。我猜測這大概會互相抵消。
總體而言，這意味著藍光濾鏡被廣泛使用，尤其是在有內建功能的平台上（例如 Mac）。
誰能責怪人們認為這些藍光濾鏡有效呢？！從常春藤盟校到健康影響者，都在告訴我們藍光有害。那麼，什麼才有效呢？
需要澄清的是，光線確實會透過 ipRGC-SCN-松果體-褪黑激素的連接影響睡眠的開始和品質。控制光線對於某些類型的睡眠障礙是有效的。例如，我多年來一直面臨一個相位延遲模式；我每晚都會越來越晚睡，這會推遲我的起床時間，直到影響到白天的活動（例如工作）。透過嚴格控制光線來更好地控制睡眠在這裡是有效的。然而，青色光線的變化量遠大於藍光濾鏡所能提供的。
以下是四種可以提供幫助的方法。
免責聲明：我不是醫學博士，也不是睡眠專家，這不是醫療建議。請諮詢您的醫生。
深色模式與夜覽（藍光濾鏡）模式不同；它指示網站和應用程式以淺色文字在深色背景上顯示，而不是白天深色文字在淺色背景上。我使用 SpyderX 色度計 + 擴散器測量了 4 個網站/應用程式（Google、X、Github 和 VSCode）的樣本，以平均螢幕較大區域的光線，發現亮度減少了 92% 到 98%！這非常顯著。
如果感覺有點過頭（例如，背景通常會偏移到深灰色而不是純黑色），請記住，光感知是對數的，並且原始 RGB 值透過伽馬函數轉換為螢幕亮度，在 Mac 上的指數為 2.2。這意味著，與白色 #ffffff 相比，深灰色可能在絕對亮度上遠低於線性尺度所暗示的數值。例如，深灰色 #101010 的相對亮度約為 (1/16)^2.2，比白色 #ffffff 暗約 450 倍。
這一切都很好，但有些網站仍然沒有深色模式。在 2026 年，Gmail 沒有深色模式是沒有道理的。如果你晚上最常做的事情是閱讀電子郵件，你可能需要考慮使用替代的電子郵件客戶端。
Mac 上的螢幕亮度控制有 17 個級別，最低級別對應於完全黑色。以下是我使用 SpyderX 在深灰色均勻刺激下測量的光線量，取決於此設定。該量表的前半部分近似指數增長，後半部分為線性。只需將螢幕亮度降低幾個級別，就可以將螢幕發出的光線量減少一半以上。只需確保，如果您像我一樣使用筆記型電腦/第二螢幕組合，第二螢幕的亮度與主螢幕同步；我最近設置了免費的 MonitorControl 應用程式來做到這一點。
ipRGC-SCN 連接不僅受夜間光線調節；它也受日間光線調節。對囓齒動物的研究支持這樣的觀點，即 SCN 的晝夜振幅受到日間亮度的影響。通常的建議是白天到戶外去接觸大自然——確實，陽光非常明亮，即使在陰天也是如此。然而，辦公室——尤其是家庭辦公室——也經常過於昏暗。如今 LED 照明非常便宜；你可以花幾十美元買到一個亮度極高的 100W LED 燈泡——不是 100W 的「白熾燈等效」燈泡，而是可見光譜中實際 100 瓦的功率——然後將其擴散到相對較大的家庭辦公室。
如果你將前面三個建議部分結合起來，你一天中的峰值到谷值亮度可能會增加 2-3 個數量級。這可能足以支持你的晝夜節律健康。如果這還不夠，請記住，SCN 的最終輸出之一是透過松果體釋放褪黑激素。部分原因是循環褪黑激素的抑制是睡眠相位轉移的根本原因。可以透過在睡前一小時服用外源性褪黑激素來解決這個問題，以促進睡眠的開始。
然而，大多數褪黑激素補充劑的劑量都太高了。非常小心褪黑激素的劑量。正如這篇研究極佳的 Slate Star Codex 文章中所解釋的，非處方褪黑激素補充劑的含量可能比維持晝夜節律所需的最佳劑量高出 10 到 30 倍。如果你曾經服用過褪黑激素並立即昏昏欲睡、做奇怪的夢，或者在半夜醒來時出汗或發抖，你很可能服用了過量——明確來說，這不是你的錯，這是美國和加拿大的常態。商店裡的巨量劑量用作安眠藥（讓你昏睡），但會破壞睡眠結構。正確的劑量是 0.3 毫克，這在藥房很難找到，但在網路上可以買到。這個劑量不會讓你昏睡（感覺更像洋甘菊茶而不是安眠藥）。
我一直想寫關於藍光很久了——這對視覺神經科學家來說是一個完美的主題！藍光濾鏡的故事恰好有足夠的現實基礎——透過 ipRGCs 調整晝夜節律——讓人覺得它是一個誘人的簡單技巧來修復你的睡眠。簡單但單獨無效，藍光濾鏡的概念背後確實有一點點真實性，可以用來制定更好的策略：使用深色模式；調暗螢幕；多接觸戶外；如果所有方法都失敗了，考慮褪黑激素。
對於相機愛好者來說，我們在約 20 個檔位內進行視覺感知——而亮度減半相當於一個檔位。
實際上，將藍光設為零並不是那麼糟，就像任何事情一樣，你會習慣它。也許真正的作用是它是一個非常強烈的提醒，表明已經過了你的睡覺時間。如果我是一個行為學家，我不會低估將所有東西變成紅色與建立睡覺時間的聯想有關的可能性，就像它對那些特殊神經節細胞的（儘管很小）影響一樣。當然，可以透過嘗試相反的方法，將紅色設為零來進行測試。
對於沒有深色模式的網站，我強烈推薦「Dark Reader」瀏覽器插件！它並不完美，但通常效果很好，而且可以輕鬆地為個別網站切換關閉，如果它造成問題的話。