Protiopatření proti spánku Artemis (ASCM)

KONKRÉTNÍ CÍLE Cílem vyšetřovatelů je otestovat, zda růžový šum může zlepšit výsledky spánku a následnou bdělost. Vyšetřovatelé se dále snaží otestovat, zda spánek vyvolaný růžovým šumem zlepšuje bdělost a výkonnost během noci samostatně nebo v kombinaci s modrým osvětlením a zdřímnutím. Nakonec vyšetřovatelé otestují, zda modré osvětlení a zdřímnutí mohou zlepšit bdělost a výkon během noci.

HYPOTÉZY

1. Vyšetřovatelé předpokládají, že vystavení růžovému šumu během denní příležitosti ke spánku zlepší latenci nástupu spánku, délku spánku a hloubku spánku ve srovnání s kontrolním stavem bez hluku.
2. Vyšetřovatelé předpokládají, že spánek navozený růžovým šumem zlepší subjektivní bdělost a výkonnost ve srovnání s kontrolním stavem bez hluku, jak je měřeno Karolinskou škálou spavosti (KSS) a úkolem psychomotorické bdělosti (PVT).
3. Vyšetřovatelé předpokládají, že vystavení modrému světlu a zdřímnutí po dobu až jedné hodiny zlepší subjektivní bdělost a výkonnost ve srovnání se světlem placeba a žádným zdřímnutím, měřeno Karolinskou škálou ospalosti (KSS) a úkolem psychomotorické bdělosti ( PVT).

4. Vyšetřovatelé předpokládají, že spánek navozený růžovým šumem v kombinaci s vystavením modrému světlu a zdřímnutím po dobu až jedné hodiny zlepší subjektivní bdělost a výkonnost ve srovnání s kontrolním spánkem bez hluku a placebo světla a bez spánku. měřeno Karolínskou škálou ospalosti (KSS) a úkolem psychomotorické bdělosti (PVT).

   PRIMÁRNÍ VÝSLEDKOVÁ OPATŘENÍ

   • Subjektivní bdělost měřená 9bodovou škálou Karolinska Sleepiness (KSS) Likertova typu.
   • Objektivní kognitivní výkon měřený úlohou psychomotorické bdělosti (PVT), jednoduchým úkolem reakční doby s měřením výsledků včetně počtu výpadků (doba reakce >500 ms) a rychlosti (1/doba reakce).
   • Architektura spánku měřená elektroencefalografií (EEG) včetně fáze spánku při probuzení, celkové doby spánku, doby v každé fázi spánku, účinnosti spánku a latence nástupu spánku.

   STATISTICKÉ ANALÝZY K určení dopadu intervencí ve srovnání s placebem použijí vyšetřovatelé lineární model smíšených efektů s fixními efekty stavu (intervence, kontrola), času (testovací periody po probuzení), interakce stav*čas a náhodný efekt účastníka. Data o výpadcích PVT (počty) budou zkontrolována na nadměrnou disperzi a v případě zjištění negativního binomického modelu smíšených efektů se stejnými faktory se použije k analýze dat výpadků.

   OBECNÝ PŘEHLED PROTOKOLU Účastníci, kteří splní kritéria screeningu a alespoň jeden týden postupů domácí studie, budou požádáni o souhlas s touto laboratorní studií. Účastníci budou po souhlasu náhodně vybráni podle podmínek intervence a pořadí podávání.

   Účastníci nebudou moci řídit do nebo z laboratoře a bude jim poskytnuta autoservis (taxi, Uber, Lyft atd.) nebo si mohou zařídit, aby je vysadil a vyzvedl přítel či rodinný příslušník.

   Účastníci budou udržováni v časově neomezeném prostředí. Nebudou jim poskytnuta žádná zařízení, která by udávala čas. Nebudou informováni o tom, jak dlouho trvají epizody spánku a bdění, ani o načasování studijních aktivit. To má minimalizovat kognitivní zkreslení související se znalostí denní doby (např. lidé se mohou s větší pravděpodobností hodnotit jako ospalí uprostřed noci).

   Účastníci budou absolvovat hodinové testování po celou dobu pobytu v laboratoři, s výjimkou doby, kdy spí. Častější testování může nastat po probuzení ze spánku. Toto testování se bude skládat z níže popsaných testů.

   Účastníci dostanou během pobytu v laboratoři tři jídla. Tato jídla budou poskytnuta na základě dietních omezení a osobních preferencí účastníka.

   Pracovník studie zůstane s účastníkem po celou dobu, kdy je účastník vzhůru, aby se ujistil, že účastník náhodou neusne, a aby mohl účastníka sledovat při provádění testů. Účastník, který neabsolvuje studijní procedury, bude moci hrát hry a hovořit se studijním pracovníkem.

   PODROBNÝ PROTOKOL Účastníci budou požádáni, aby dorazili do laboratoře tři hodiny po jejich obvyklém čase probuzení. Budou studovány v soukromé místnosti a budou sledovány prostřednictvím video spojení do kontrolní místnosti laboratoře. Po příjezdu poskytnou vzorek moči, který bude použit pro toxikologický screening. Poté se orientují na studijní postupy a absolvují cvičné testy. Dále budou opatřeny krytkou EEG a budou dodány se sluchátky na spaní, která budou nastavena tak, aby vydávala růžový šum nebo ticho. Místnost se zatemní a účastník bude požádán, aby se dostal do postele přibližně v sedm hodin od svého obvyklého času probuzení, a bude požádán, aby se pokusil čtyři hodiny spát.

   Na konci této čtyřhodinové příležitosti k spánku bude účastník probuzen (pokud spí) a zahájí desetihodinový protokol semikonstantní polohy při tlumeném světle < 5 luxů, aby se zachytil nástup melatoninu v tlumeném světle (DLMO). Během této doby budou účastníci poskytovat každou hodinu vzorky slin pro posouzení melatoninu, který je markerem cirkadiánního rytmu. Účastníci budou požádáni, aby před každým odběrem vzorku zůstali sedět 20 minut, protože změny držení těla mohou ovlivnit množství melatoninu naměřeného ve vzorku. Testování bude naplánováno na většinu 20 minut před vzorkem, aby se minimalizovala zátěž pro účastníka.

   Po odběru DLMO bude mít účastník hodinovou příležitost si zdřímnout, nebo ve stavu s placebem bude požádán, aby zůstal sedět a zapojil se do tichých aktivit pod ~150 luxů světla. Po přestávce na odpočinek se světla buď rozsvítí na modré obohacené světlo, nebo zůstanou svítit ~150 luxů v závislosti na podmínce randomizace.

   Po 25 hodinách strávených v laboratoři budou účastníkovi elektrody odstraněny a účastník bude poslán domů. Účastník bude informován, že si může a měl by po návratu domů zdřímnout. Budou také upozorněni, aby neřídili ani neprováděli žádné rizikové aktivity, dokud nebudou mít příležitost zotavit se z nedostatku spánku vyvolaného studií.

   TESTY

   Všichni účastníci provedou následující testy:

   Úkol psychomotorické bdělosti. Naším měřítkem výkonnosti bude test psychomotorické bdělosti (PVT). Bylo prokázáno, že tento test je citlivý na cirkadiánní variace a ztrátu spánku. PVT zahrnuje 5- nebo 10minutový test reakční doby (RT), ve kterém je účastník povinen udržovat co nejrychlejší RT na jednoduchý vizuální stimul. Inter-stimulační interval zahrnuje vysokou frekvenci signálu, která se náhodně mění mezi 2 a 10 sekundami. Z každé studie PVT se získá řada výkonnostních metrik ukazujících stabilní cirkadiánní variace, včetně počtu výpadků, optimální doby odezvy, falešných poplachů a charakteristik funkcí snižování bdělosti (tj. úkol. Různé transformace aplikované na proměnné snižují mezisubjektovou variabilitu a poskytují stabilní odhady cirkadiánních variací. Bylo prokázáno, že výkonnostní parametry PVT se mění synchronně s cirkadiánní fází.

   Karolínská stupnice ospalosti. Karolinska Sleepiness Scale (KSS) je vysoce citlivé subjektivní měření ospalosti. Škála se skládá z devítibodové Likertovy škály (položky zahrnují: 1 = extrémně bdělý, 2 = velmi ostražitý, 3 = ostražitý, 4 = spíše ostražitý, 5 = ani ostražitý, ani ospalý, 6 = určité známky ospalosti, 7 = ospalost - ale žádné potíže zůstat vzhůru, 8= ospalý - určité úsilí udržet bdělost a 9 = extrémně ospalý - boj se spánkem). KSS bude podávána před tím, než účastník půjde spát, před návratem ke spánku během nočního probuzení a ráno po probuzení.

   Vizuální analogové stupnice (VAS) nálady. Série 100bodových bi-ukotvených škál nálad zahrnující tyto dvojice: bdělý-ospalý, veselý-nešťastný, klidný-napjatý, depresivní-nadšený, stresovaný-uvolněný, mírumilovný-nepřátelský, chamtivý-velkorysý, agresivní-lehký, letargický- energický. Účastníci jsou povinni označit na vodorovné čáře, jak se aktuálně cítí.

   Kognitivní baterie. Kognice je nástroj neurokognitivního hodnocení, který pokrývá hlavní kognitivní oblasti (tj. exekutivní, epizodická paměť, komplexní kognice, sociální kognice a senzomotorická rychlost) prostřednictvím 10 krátkých testů. Testovací baterie byla vyvinuta pro Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) a speciálně navržena pro hodnocení kognitivních funkcí u astronautů.

   Úkol Morphed Faces. Účastníci vidí sérii obrázků, které byly vytvořeny odděleným morfováním neutrální tváře se 3 různými emocionálními tvářemi (Rozzlobený, Šťastný a Smutný), čímž vznikly 3 různé sady obrázků, z nichž každá sahá od neutrálního po naštvaný, šťastný nebo smutný. Účastníci si prohlédnou tváře a budou požádáni, aby identifikovali emocionální kategorii každé tváře a také ohodnotili svou interpretaci její intenzity a valence (negativní až pozitivní).

   Vlastní hodnocení výkonu. Účastníci budou požádáni, aby ohodnotili, jak dobře si mysleli, že si vedli po každém testovacím období, na 7bodové škále od „extrémně dobré“ po „extrémně špatné“.

   Karolinska Test ospalosti (KDT). Účastníci budou požádáni, aby se zafixovali na bodu po dobu tří minut, aniž by se pohnuli nebo mrkli (Putilov a Donskaya, 2013). KDT poskytuje data EEG s relativně malým počtem artefaktů spojených s pohyby nebo mrkáním očí.

   OPATŘENÍ Údaje o teplotě. Teplota bubínku bude monitorována pomocí nemocničního ušního teploměru. V půlhodinových intervalech provedou vyškolení výzkumní pracovníci dva odečty teploty, které zaznamenají a vynesou do grafu pracovníci studie. Pokud se naměřené hodnoty teploty liší o více než jeden stupeň, provede se třetí měření. Pokud naměřené hodnoty teploty dosáhnou 100 stupňů Fahrenheita, další pokyny budou konzultovány s lékařským monitorem. Účelem monitorování tělesné teploty je získat odhad cirkadiánní fáze jedince během studie.

   Vzorky slin. Vzorky slin budou odebírány každou hodinu během části studie DLMO. Účastník bude požádán, aby plivl do malé zkumavky a naplnil ji do poloviny. Tyto vzorky budou použity k měření melatoninu.

   Známky života. Krevní tlak a vitální funkce budou monitorovány každých šest hodin od chvíle, kdy účastník dorazí do laboratoře, pomocí malého přenosného monitoru krevního tlaku a manžety. Pokud má účastník vitální funkce, které se vymykají normálnímu rozmezí, vyšetřovatelé studie o tom okamžitě informují lékaře na zavolání. Pokud lékař upozorní, bude studie ukončena a tým zkoušejících zařídí, aby účastník obdržel lékařské hodnocení.

   STUDIJNÍ POPULACE Studijní populace. Studovaná populace nezahrnuje astronauty. Vyšetřovatelé budou rekrutovat zdravé účastníky ve věku od 18 do 60 let.

   Velikost vzorku. Námi navrhovaná studie zahrnuje zkoumání mnoha výsledků. Nejpřesněji definovaným a nejcitlivějším markerem ztráty spánku, který se v současnosti používá při kosmických letech a laboratorních studiích, je PVT. Vyšetřovatelé jako takové založili naše výpočty síly na očekávaných změnách ve výkonu PVT, které byly spojeny s chronickou částečnou ztrátou spánku. Na základě článku popisujícího velikosti účinku pro změny v PVT za různých podmínek ztráty spánku výzkumníci očekávají, že velikost účinku pro změnu v PVT (1/RT) mezi stavy bude přibližně 1,21 (Basner a Dinges, 2011). Pomocí těchto předpokladů vyšetřovatelé požadují, aby 8 účastníků na podmínku (celkem 24) detekovalo změnu ve výkonu s 80% výkonem na hladině alfa 0,05. Vyšetřovatelé jako takoví plánují přijmout minimálně 30 účastníků až maximálně 40 účastníků, aby se zohlednili jednotlivci, kteří ze studie vypadli nebo kteří nedodržují protokol.

   KRITÉRIA PRO ZAČLENĚNÍ/VYLOUČENÍ

   Screeningová kritéria pro kritéria zařazení/vyloučení jsou podrobně popsána v doprovodném protokolu. Účastníci musí dokončit a projít všemi screeningovými postupy v protokolu screeningu a domácí studie, aby byli způsobilí pro tuto studii:

   Vyšetřovatelé předpokládají, že budou zkoumat stejný počet žen a mužů ve věku 18-65 let. Jedinci, kteří jsou před menopauzou, musí být alespoň šest měsíců po porodu, nesmí kojit a neplánovat těhotenství v bezprostřední budoucnosti. Jedince, které jsou těhotné, budou z této studie vyloučeny, protože cirkadiánní desynchronie ve formě práce na směny je spojena s nepříznivými výsledky těhotenství. Jedincům, kteří jsou před menopauzou, bude během screeningového procesu nabídnut těhotenský test z moči. Jedinci, kteří užívají antikoncepční léky, budou moci pokračovat ve své obvyklé léčbě.

   Jedinci s anamnézou závažných chronických stavů nebo duševních onemocnění budou ze studie vyloučeni. Není možné vyjmenovat všechny chronické stavy, které mohou být vylučující vzhledem k počtu zdravotních stavů, které by způsobily nezpůsobilost jedince. Stručně řečeno, historie srdečního selhání/onemocnění, rakoviny, cukrovky, záchvatů, respiračních onemocnění, poruch spánku a lupusu jsou příklady stavů, které lze považovat za vylučující. Kromě toho budou vyloučeni také jedinci, kteří dosáhli skóre mimo předem definované prahové hodnoty ve zdravotních screeningových dotaznících (jak bylo popsáno výše).

   Historie spánku/probuzení. Během vyplňování předběžných telefonických a po udělení souhlasu screeningových dotazníků bude účastníkům položena řada otázek o jejich současném, minulém a budoucím obvyklém rozvrhu spánku/bdění, včetně jejich obvyklého a preferovaného času spánku a bdění. Dobrovolníci s anamnézou noční práce v předchozím 1měsíčním období nebo transmeridiánního cestování (přes >2 časová pásma) během tří měsíců před studií budou vyloučeni. Za účelem vyloučení potenciálních subjektů s opožděnými nebo pokročilými poruchami režimu spánku/bdění z účasti ve studii, budou způsobilí k účasti ve studii pouze subjekty s hlášeným obvyklým časem spánku před 3. hodinou ranní a dobou probuzení po 4. hodině ranní. Všichni dobrovolníci budou informováni, že aby byli způsobilí k účasti v laboratorní studii, budou muset dodržovat pravidelný (± 30 minut) 8,5hodinový plán spánku po dobu až tří týdnů. Jednotlivci, kteří nejsou schopni nebo ochotni přijmout tento závazek (např. ti, kteří mají nevyzpytatelné plány), budou z dobrovolnictví ve studii vyloučeni. Shoda bude sledována pomocí protokolu spánku/bdění a monitoru aktivity zápěstí.

   Vzdělání a jazyk. Vyšetřovatelé nepředpokládají, že budou studovat jednotlivci, kteří nerozumějí angličtině, vzhledem k požadavku, aby subjekty plně rozuměly podrobným postupům zahrnutým ve studii. Je nezbytné, aby všechny subjekty byly schopny často a přiměřeně komunikovat se studijním personálem v průběhu celého studia.

   Těhotné osoby. Kvůli narušení spánku budou těhotné jedinci z této studie jako bezpečnostní opatření vyloučeni, protože narušený spánek je potenciálním rizikovým faktorem pro nepříznivé výsledky těhotenství, jako je preeklampsie a předčasný porod.

   Toxikologická obrazovka. Účastníci budou muset po příjezdu na svou první návštěvu laboratoře poskytnout vzorek moči a vyplnit dechový test. Tato obrazovka bude sloužit k potvrzení, že účastníci neužívají drogy, včetně amfetaminů, barbiturátů, benzodiazepinů, kokainu, marihuany, MDMA (extáze), metadonu, metamfetaminů, opiátů, oxykodonů, kofeinu a nikotinu. Přítomnost jakýchkoli zneužívaných drog bude mít za následek ukončení účasti ve studii. Vzorky moči budou poskytnuty externímu prodejci k analýze s kódovým číslem (ve vzorku nebudou zahrnuty žádné identifikovatelné informace). Zkoušející neočekávají, že obdrží výsledky tohoto screeningu, dokud účastník nedokončí první laboratorní návštěvu kvůli dostupnosti laboratoře. Účastníci budou kompenzováni poměrným způsobem za jakoukoli část studie, kterou dokončili před pozitivním toxikologickým screeningem. Kódované výsledky toxikologie budou uloženy s ostatními údaji ze studie účastníka. Účastník bude informován o důvodu ukončení studie a bude požádán, aby si promluvil s lékařským monitorem pro další pokyny ohledně svého osobního zdravotního stavu. Jakmile je účastník vyloučen, spojení se jménem a kódem a výsledky toxikologie budou zničeny. Pro účely hlášení IRB bude veden protokol popisující, proč a kolik účastníků bylo ze studie vyloučeno.

   Účastníci nebudou vyloučeni na základě etnického původu nebo pohlaví.

   STUDIJNÍ VYBAVENÍ Všechny přístroje jsou komerční, běžně dostupné produkty bez úprav a používané pro účely přístroje.

   Růžový šum. Růžový šum bude reprodukován při hlasitosti < 50 dB pomocí sluchátek s potlačením hluku.

   Modré obohacené osvětlení. Osvětlení obohacené o modrou bude dodáváno prostřednictvím světla vyladěného na 250 melanopických EDI v úhlu pohledu. Tato úroveň osvětlení je minimální denní osvětlení doporučené pro cirkadiánní zdraví a pohodu a je to požadovaná úroveň denního osvětlení pro vesmírná vozidla ve standardu NASA 3001.

   iPod. Účastníkům bude vydán iPod Touch, který obsahuje deník spánku, PVT a KSS.

   Aktigrafie. Malé zařízení podobné náramkovým hodinkám (Actiwatch, Philips Respironics, Murrysville, PA, USA) bude nošeno nepřetržitě (tj. ve dne v noci) po dobu jednoho týdne až do experimentální noci. Aktigraf měří pohyb a na základě tohoto pohybu odhaduje spánek a bdění.

   Systém EEG BrainVision. Vyšetřovatelé zaznamenají aktivitu mozkových vln (EEG), horizontální a vertikální (EOG) a svalovou aktivitu (EMG) pomocí čepičky elektrody zarovnané na konkrétní místa na hlavě a obličeji účastníka. Záznamy budou sledovány na displeji v kontrolní místnosti laboratoře proti únavě. Digitalizovaná data budou stažena do počítače NASA a použita k vyhodnocení výsledků spánku.

   STIMULY Existují dva zásahy, které účastníci během studie zažijí, podpora spánku (růžový šum) a podpora bdění (osvětlení obohacené o modré plus zdřímnutí). Ty budou dodány samostatně a společně v závislosti na náhodnosti.

   Účastníci budou mít k dispozici pohodlná sluchátka, která budou mít na sobě během denního spánku. Sluchátka budou vydávat nepřetržitý růžový zvuk ne větší než 50 decibelů. Účastníci budou moci ztlumit zvuk růžového šumu, pokud jim bude připadat příliš hlasitý. Během placeba budou účastníci nosit sluchátka bez hluku.

   Účastníkům náhodně vybraným do modře obohaceného světla a stavu zdřímnutí bude modré obohacené světlo zapnuté během jejich nočního pobytu v laboratoři. Světlo se během spánku vypne až na jednu hodinu. Během podmínek placeba budou mít účastníci po celou dobu nočního pobytu v laboratoři osvětlené stropní světlo v místnosti o ~150 luxech. Tato úroveň světla odráží starší standard NASA, který byl použit při návrhu některých vozidel Artemis. Během podmínek placeba budou účastníci požádáni, aby se po dobu jedné hodiny zapojili do tichých aktivit, jako je čtení.