Podle některých dochází při večerním a ranním svícení ke zkrácení noci. V mozku pacienta se pak vylučuje po kratší dobu „časoměrný“ hormon melatonin a to vede ke zlepšení duševního stavu.
Druhý tábor expertů je přesvědčen, že světlo synchronizuje chod vnitřních biologických hodin se skutečným dnem. Pomáhá jen „postrčit“ ručičky vnitřní biologické časomíry. Podle této teorie vzniká zimní deprese podobně, jako kdyby pacient neustále cestoval napříč časovými pásmy a nedokázal se přizpůsobit časovému posunu.
Ve prospěch této asynchronní teorie svědčí výsledky experimentální léčby pacientů se zimní depresí, kterým přineslo úlevu podávání melatoninu. Tento hormon působí i na další látky, jejichž koncentrace se v průběhu dne a noci v lidském těle periodicky mění. Lze jej proto použít pro přestavbu vnitřních biologických hodin. Za normálních okolností se nám začíná v mozku vylučovat melatonin několik hodin před dobou, kdy jsme zvyklí uléhat ke spánku. Melatonin tak připravuje celý organismus na noc. Pokud dostanou lidé melatonin v tabletách už odpoledne, postrčí to ručičky jejich vnitřních hodin dopředu. Naopak, ranní podávání melatoninu posouvá ručičky biologických hodin zpět.
Když ručičky vnitřních hodin ukazují noc Pacienti se zimní depresí, kterým se jejich vnitřní hodiny zpožďovaly, pocítili úlevu po odpoledním podávání melatoninu. A naopak, když dostávali melatonin ráno, jejich stav se ještě zhoršil. Zcela obráceně dopadla léčba melatoninem u lidí, kterým se během zimní deprese vnitřní hodiny předcházely.
Pokud by zimní depresi vyvolávala jen dlouhá noc a prodloužené období, po které mozek vylučuje melatonin, měla by mít léčba melatoninem u všech pacientů nepříznivý vliv, protože prodlužuje dobu, po kterou ručičky vnitřních biologických hodin ukazují noc.
Spor přesto není definitivně rozhodnut. Zastánci teorie, podle které vyvolává zimní deprese dlouhá noc na ciferníku biologických hodin, namítají, že odpolední podávání melatoninu může způsobit, že se hormon přestane ráno vylučovat z mozku dříve než obvykle. Tak by se zkrátila noc na biologických hodinách.
