Provozní vyhodnocení falešného protiopatření ke zlepšení bdělosti, výkonu a nálady během noční směny na 105denní simulované lidské průzkumné misi na Mars (Mars 105)

Úspěch lidských expedičních misí kriticky závisí na schopnosti posádky být ve střehu a udržovat vysokou úroveň kognitivních funkcí při obsluze složitého technického vybavení. Optimální lidské zdraví, výkonnost a bezpečnost během kosmického letu vyžaduje dostatečný spánek a synchronizaci mezi cirkadiánním kardiostimulátorem – který reguluje načasování spánku, endokrinní funkce, bdělost a výkon – a načasování uloženého plánu spánku a bdění.

Členové posádky 105denní simulační studie budou muset každou šestou noc pracovat jednu noční směnu. Tento plán pravděpodobně povede ke ztrátě spánku a cirkadiánnímu nesouososti, zvláště když jsou světelné podmínky podobné těm, které zažívají členové posádky během kosmického letu. Externí kontroloři mise budou pracovat ve 24hodinových směnách, což také povede ke ztrátě spánku a cirkadiánnímu nesouososti.

V laboratorních a terénních studiích bylo dobře zdokumentováno, že práce na noční směny i práce na prodloužené směny vedou ke snížení bdělosti, výkonu a nálady. Kromě negativních dopadů, které má noční směna na bdělost, výkonnost a náladu, způsobuje směnný provoz značné krátkodobé i dlouhodobé zdravotní problémy. Pracovníci na směny, zejména pracovníci na noční směny, kteří převracejí svůj normální rozvrh spánku/bdění, trpí z několika důvodů. Za prvé, jejich endogenní cirkadiánní rytmy a uložený plán spánku/práce jsou typicky mimo fázi. Je to podobné jako při jet lagu. Zatímco však podněty prostředí (např. východ a západ slunce, načasování jídla a spánku) umožňují cestujícím rychle se přizpůsobit novému časovému pásmu, členové posádky ve 105denní simulaci toho nebudou schopni, protože stráví pouze jednu noc. z každých pěti pracujících. Při práci na noční směny bude načasování jídla, práce a spánku mimo fázi s normální strhávanou fází cirkadiánního systému časování. Požití jídla v nevhodné cirkadiánní fázi má za následek zhoršený metabolismus, pravděpodobně za gastrointestinální a metabolické problémy, které zažívají pracovníci na směny. Za druhé, toto cirkadiánní vychýlení vede k podstatné ztrátě účinnosti spánku během (denního) období spánku, nezávisle na okolních překážkách spánku (např. hluk, světlo, ostatní členové posádky) a kromě toho. Za třetí, nesprávné vyrovnání cirkadiánní fáze spojené se ztrátou spánku bude mít za následek zhoršení bdělosti a zhoršení výkonnosti během noci. Vzhledem k tomu, že tyto nepříznivé účinky jsou zvláště akutní během první noci v práci, plán pro členy posádky na misi Mars 105 pracovat na půlnoční směnu každou šestou noc je opakovaně vystaví zhoršení výkonu spojenému s akutním cirkadiánním vychýlením a akutním nedostatkem spánku.

Protiopatření proti osvětlení. Naše skupina na Harvard Medical School úspěšně vyvinula a otestovala účinná protiopatření ke zmírnění cirkadiánního nesouososti a zlepšení bdělosti, výkonnosti a nálady pracovníků v nočních směnách. Nejúčinnějším protiopatřením k cirkadiánnímu vyrovnání je vhodně načasované a dostatečně intenzivní světlo. Světlo také akutně zlepšuje bdělost, výkonnost a náladu. Nedávno bylo oznámeno, že světlo s krátkou vlnovou délkou se ukázalo jako nejúčinnější jak pro resetování cirkadiánních rytmů, tak pro akutní zlepšení výkonu během noční práce prostřednictvím předchozího potlačení uspávacího hormonu melatoninu.

Tato světelná protiopatření byla testována u jednotlivých subjektů žijících v laboratorních simulacích (úroveň připravenosti protiopatření/úroveň připravenosti technologie 7; hodnocení s lidskými subjekty v řízené laboratoři simulující provozní prostředí kosmických letů). Dalším kritickým krokem je vyhodnocení našich protiopatření v operační simulaci kosmického letu, která zahrnuje studium interakce mezi členy posádky ve vysoce věrné simulaci (úroveň připravenosti protiopatření / úroveň připravenosti technologie 8; ověření s lidskými subjekty při skutečném provozním kosmickém letu za účelem předvedení účinnost a provozní proveditelnost).

Adekvátní spánek a cirkadiánní vyrovnání jsou zásadní pro udržení zdraví a výkonnosti členů posádky expedice. Testování vyvinutého světelného protiopatření ve vysoce přesném operačním prostředí napodobujícím podmínky budoucí expediční mise (např. na Mars) je zásadní pro zajištění připravenosti na protiopatření a pro snížení rizika chyb lidského výkonu v důsledku faktorů souvisejících s cirkadiánním narušením, spánkem. ztráta a únava. Vývoj a testování tohoto fotografického protiopatření pro řídící mise pracující na 24hodinové směny dále zajistí úspěch budoucích dlouhodobých expedičních misí.