Účinky železničních vibrací na spánek a nemoci (BioVib)

Experimentální studie spánku má zastřešující cíl prohloubit naše chápání narušení spánku železničními vibracemi a hlukem a změnami v kardiometabolických a kognitivních funkcích. Za tímto účelem se studie zaměří na následující studijní cíl:

Cíl 1: Určit biologické a neurobehaviorální důsledky narušení spánku železničními vibracemi. Změříme spánek zdravých dobrovolníků a každé ráno odebereme vzorky krve pro metabolomickou analýzu metabolických funkcí a podáme baterii neurokognitivních testů. Porovnáme účinky na spánek, metabolomiku, metabolické funkce a kognitivní funkce mezi tichými nocemi a nocí s vibracemi a hlukem železniční dopravy. Vztah mezi dávkou a odezvou bude určen porovnáním nocí s různými úrovněmi vibrací.

Tato studie bude probíhat v laboratoři zvukového prostředí (SEL) na katedře pracovního a environmentálního lékařství Univerzity v Göteborgu. SEL je vysoce věrná výzkumná laboratoř vybavená k simulaci typického bytu, včetně tří individuálně oddělených soukromých ložnic s izolací od světla, zvuku a vibrací. Stropní reproduktory v každé místnosti a elektrodynamické měniče namontované na spodní straně každé postele nám umožňují vytvořit realistické akustické prostředí přenosem zvuku a vibrací z řídící místnosti do každé ložnice jednotlivě. Již dříve jsme ukázali, že výsledky z této laboratoře s vysokou ekologickou validitou jsou srovnatelné s výsledky z terénu.

Tato studie má prospektivní průřezový design v rámci jednotlivých subjektů. Účastníci (celkem N=24) stráví každý pět po sobě jdoucích nocí v SEL, s možností spánku mezi 23:00-07:00. Denní spánek bude zakázán, což se potvrdí měřením denní aktivity pomocí monitorů aktigrafie na zápěstí, které se nosí nepřetržitě po celou dobu studie. Tři subjekty se budou účastnit souběžně, v oddělených ložnicích. První noc je obdobím přivykání na protokol studie a pro seznámení se s testovacími postupy. Druhá noc bude klidná bez hluku a vibrací, aby se určil normální základní spánek, kardiometabolický profil a kognitivní výkon. Studijní noci 3-5 jsou vibrační noci a budou náhodně rozděleny mezi účastníky pomocí latinského čtvercového designu, aby se předešlo efektům přenosu prvního řádu. V těchto vibračních nocích se vibrace a hluk ze železniční nákladní dopravy budou přehrávat do ložnic, aby se určily účinky vibrací a hluku na spánek, kardiometabolické funkce a kognitivní výkon. Každou noc proběhne třicet šest vlaků, které jsou náhodně rozmístěny po dobu 8 hodin spánku.

Pro železniční vibrace použijeme syntetizované signály založené na naměřených datech, použitých v předchozích laboratorních studiích. Je nutné použít spíše syntetizované vibrace než zaznamenané signály, abychom mohli přesně upravit akustický charakter expozice podle potřeby. Železniční vibrace budou doprovázeny vysoce věrnými záznamy hluku železniční nákladní dopravy. Účelem je maximalizovat ekologickou platnost vystavení, protože vibrace se zřídka vyskytují bez hluku, a maskovat jakékoli mechanické zvuky ze snímačů vibrací.

Vystavení vibracím a hluku bude odrážet realistické hladiny hluku železniční nákladní dopravy, které se vyskytují v obydlích podél železničních tratí ve Švédsku. Maximální Wm vážené amplitudy vibrací během tří vibračních nocí budou 0,5 mm/s, 0,7 mm/sa 0,9 mm/s v tomto pořadí. Maximální hladiny akustického tlaku jednotlivých průjezdů vlaků se budou pohybovat mezi 47,2-49,8 dB LAF,max. Vlaky se budou pohybovat od 11,5 s do 56,9 s. Všechny amplitudy vibrací budou kalibrovány na matraci postele pod referenční hmotností 75 kg pro simulaci obsazené postele. Všechny hladiny akustického tlaku budou před studiem kalibrovány na 10 cm nad polštářem v každé ložnici, aby tyto hladiny přesně odrážely expozici hluku subjektů během spánku.

Každou noc zaznamenáme fyziologický spánek pomocí polysomnografie (PSG) a srdeční aktivitu pomocí elektrokardiografie (EKG). Každé ráno studie poskytnou subjekty 2ml vzorek krve, dokončí kognitivní testování a zodpoví dotazníky a odejdou ze SEL, aby se řídily svou běžnou denní rutinou. Každý večer ve 20:00 se vrátí do SEL, aby se připravili na měření spánku. Kofein bude zakázán po 15:00 a alkohol bude zakázán po celou dobu. Vzhledem k tomu, že zvuková únava způsobená zvukem může být ovlivněna vystavením hluku během běžných rutinních činností účastníků60, budou během týdne studie nosit hlukový dozimetr, aby zaznamenali svou denní expozici hluku. Protože extrémní a/nebo proměnlivé dietní chování může ovlivnit profil metabolomu/lipoproteinu, účastníkům bude poskytnuto doporučení, že by měli každý den laboratorní studie jíst podobné večerní jídlo, potvrzené stravovacím deníkem. Skutečné jídlo samotné se může lišit. pro různé účastníky studie, protože studie má design v rámci předmětů.

Spánek bude zaznamenáván ambulantní polysomnografií (PSG) a srdeční aktivita elektrokardiografií (EKG) a fotopletysmogramem tepu prstu. Data jsou zaznamenávána offline do záznamníku spánku a budou stahována a kontrolována každé ráno, aby byla zajištěna kvalita dat. Kromě tradiční analýzy spánku prováděné výzkumnou skupinou na univerzitě v Göteborgu budou nezpracovaná data PSG použita k výpočtu projektu Odds Ratio, nové metriky hloubky a stability spánku.

Každé dopolední subjekty studie poskytnou 2 ml krevní vzorek pro analýzu plazmatické metabolomiky. Aby byla zajištěna spolehlivá data, budou vzorky krve odebírány každý den ve stejnou dobu, aby se zmírnily cirkadiánní účinky, před jídlem nebo pitím čehokoli kromě vody, a s každým vzorkem bude zacházeno stejným způsobem, tj. odstředěním, rozdělením na alikvoty a uskladněním v mrazicích boxech -80C. Subjekty budou jíst stejné jídlo každý studijní večer, aby se zmírnily dietetické účinky na krevní metabolom v rámci subjektu. Dále se bude provádět 2hodinový orální glukózový toleranční test (OGTT) ráno po klidné kontrolní noci (tj. po noci studie 2) a po třetí noci vystavení vibracím (tj. po noci studie 5). Budeme měřit odpověď na bolus 75 g glukózy v časových bodech 10, 20, 30, 60, 90 a 120 minut po podání glukózy.

Každé ráno vyplní subjekty počítačovou baterii kognitivních testů, která trvá přibližně 20 minut, která zahrnuje 10 testů z celé řady kognitivních domén (motorická praxe, učení vizuálních objektů, fraktální 2-back, abstraktní párování, orientace na linii, rozpoznávání emocí, maticové uvažování , substituce číslicových symbolů, balónkové analogové riziko, psychomotorická bdělost). Kognitivní data budou analyzována za účelem stanovení klíčových měřítek kognitivní rychlosti a přesnosti, přizpůsobení účinkům praxe a obtížnosti sady podnětů.

Subjekty vyplní baterii jednorázově ověřených dotazníků k měření jejich celkového zdraví (SF-36), chronotypu, citlivosti na hluk, obvyklé kvality spánku, citlivosti na prostředí a obtěžování a rušení spánku hlukem. Subjekty také každý večer a ráno odpoví na dotazník, který bude zahrnovat otázky týkající se ospalosti (Karolinska Sleepiness Scale), sluchové únavy, poruchy spánku hlukem a ověřené otázky týkající se spánku a poruch.