Virkningerne af et blåt monokromatisk lysintervention på aften-type individers søvn og døgnrytme

Baggrund:

Morgen/aften er et fænomen, der afspejler tendensen til at være en "tidlig morgenfugl" eller en "sen nattugle" og er således en kilde til inter-individuel variation i timing af søvn og anden adfærd. Individer af aften- og morgentypen viser forskelle, der stammer internt med hensyn til den cirkadiske fase af deres endogene biologiske ur. En vis gruppe individer, der omtales som morgen-type individer, har konsekvent vist sig at præstere bedre om morgenen, hvorimod aften-type individer ser ud til at være mere opmærksomme og præstere bedre om aftenen. Morgen-type individer har tidligere senge- og stå-tider end aften-typer, mens aften-type individer har været kendt for at rapportere signifikant senere senge- og stå-tider sammenlignet med morgen-type individer. Derudover har aften-type teenagere været kendt for at demonstrere dårligere akademiske og intellektuelle præstationer i løbet af deres ikke-foretrukne, dvs. tidlige timer på dagen.

Døgnrytme er kendt som biologiske processer, der viser endogene, medførbare svingninger i en periode på omkring 24 timer. Disse rytmer har vist sig at blive styret af den cirkadiske pacemaker, som er placeret i de suprachiasmatiske kerner (SCN) i hypothalamus. Disse 24-timers rytmer manifesterer sig på en observerbar måde inden for adskillige fysiologiske mål, såsom søvn-vågen-cyklus, kernekropstemperaturen og udskillelsen af ​​hormoner som melatonin. Kernetemperaturen falder i løbet af natten og når sit laveste punkt (nadir) tidligt om morgenen, hvorefter den begynder at stige igen. Melatoninsekretionen følger en kurve, som er næsten omvendt i forhold til kernetemperaturens rytme, og er følsom over for lyseksponering, som hæmmer melatoninsekretionen. Melatonin enten i plasma, spyt eller urin betragtes som en objektiv markør for døgnrytmer, hvoraf den svage lette melatonin-debut (tidspunkt, hvor melatonin når 4 pg/ml i spyt) er den mest almindeligt anvendte parameter.

Søvn er kendt for at være lettest igangsat, når kernekroppens temperatur falder, og når melatoninniveauet stiger. Det er også kendt for at være lettest initieret i en tidsramme på seks timer før nadir indtil et par timer efter nadir for kernekropstemperaturen.

Individer af aftentypen oplever øget søvnighed og dårligere præstationer i de tidlige timer om morgenen, da der er et misforhold mellem deres døgnrytme og deres krav om at være vågen på så tidlige timer. Søvnighed er kendt for at have alvorlige konsekvenser for ydeevnen.

Men som nævnt er SCN-udgangene medrivelige, og lys er den stærkeste tidsgiver for individers døgnrytmepacemakere. Timingen af ​​lyseksponering har således potentialet til enten at fase frem eller fase forsinke ens døgnrytme. Eksponering for lys i timerne før nadir, i løbet af aftenen, vil føre til, at individer forsinker deres døgnrytme. På den anden side har eksponering for lys i timerne efter nadir, i morgentimerne, potentialet til at fasefremme individers døgnrytme. Lys kan skifte den cirkadiske fase, men denne effekt er afhængig af timingen af ​​lyset, varigheden af ​​lyseksponeringen og lysintensiteten, hvor højere intensiteter har vist sig at være forbundet med større effekter. En anden egenskab ved lys vedrører de bølgelængder, det udsender, hvor blåt lys har vist sig at producere betydeligt stærkere faseforskydningseffekter end lys med andre bølgelængder af det synlige spektrum. Virkningerne af blåt lys på det cirkadiske system er blevet tilskrevet en fotoresponsiv cellepopulation i nethinden, der indeholder fotopigmentet melanopsin, som er meget følsomt over for blåt lys. Disse celler sender signaler direkte til SCN og danner også forbindelser til områder forbundet med vågenhed såsom striatum og hjernestammen. Følsomheden over for melanopsin har vist sig at være højest i et blåt lysområde omkring 460 nm.

Så vidt vi ved, er der ikke udført nogen undersøgelse for at teste virkningerne af en blå monokromatisk lysintervention administreret via standard rumlyn på fasefremskridt af døgnrytmen hos individer af aftentypen. Derfor er vores mål at vurdere, om blåt lys sammenlignet med standard hvidt lys, administreret via standard rumlyn, kan ændre søvnen og døgnrytmen hos individer af aftentypen, hvilket forårsager et fasefremskridt.

Hypotese:

Tre på hinanden følgende morgener med en times eksponering for monokromatisk lys (40 lx, irradians = 88,79 µW/cm2) med maksimal bølgelængde på 455 nm (blåt lys) vil sammenlignet med fuldspektret lys (2500 Kelvin) med samme fotonflux som blåt lys: a) føre til en fasefremgang af døgnrytmen hos individer af aftentypen; b) øge vågen funktion vurderet med subjektive og objektive mål om morgenen; og c) mindske deltagernes selvrapporterede søvnighed om morgenen, d) reducere ventetiden for søvnbegyndelse og e) fremskynde indsættende søvntid.

Vi vil justere lysintensiteten for at sikre, at fotonenergien er den samme på tværs af de to forhold.

Metoder

Prøve og procedure:

Vores mål er at rekruttere en prøve på minimum 34 deltagere fra Universitetet i Bergen. Inklusionskriterier scorer under 42 på Horne-Östberg Morningness-Eveningness Questionnaire, da dette kategoriserer moderate og absolut aftentyper. Deltagerne vil blive udelukket, hvis et positivt tilfælde er angivet på Mood Disorder Questionnaire (MDQ), hvilket indikerer tilstedeværelsen eller historien om bipolar lidelse. Deltagere vil også blive udelukket, hvis de har arbejdet nathold inden for de seneste tre måneder. Deltagerne vil blive udsat for blålysinterventionen i en randomiseret, blindet, kontrolleret undersøgelse. Deltagerne vil blive vurderet med subjektive og objektive mål for søvn i 3 dage (tirsdag - torsdag) en uge før den tre-dages blålysintervention. De vil også blive vurderet med de samme subjektive og objektive mål i den tre-dages interventionsperiode. Mere præcist vil søvn blive vurderet ved aktigrafi og søvndagbog. En dag før interventionen og en dag efter interventionen vil døgnrytmen blive målt med spytprøver til estimering af svagt lys melatoninstart. Fleksibilitet vil også blive målt før intervention gennem Circadian Type Inventory. Den vågne funktion vil blive vurderet på de dage interventionen gives med Karolinska Sleepiness Scale og Psychomotor Vigilance Task.

Instrumenter/foranstaltninger:

Circadian Type Inventory: et instrument med to faktorer. Individer, der scorer højt på den første dimension (Fleksibel/Stiv) er mere fleksible i deres evne til at holde sig vågne på skæve tidspunkter af dagen eller natten. De, der scorer højt på den anden faktor (Languid/Vigorous), har en tendens til at rapportere vanskeligheder med at overvinde døsighed, især om morgenen. CTI vil blive uddelt til deltagerne før den lette intervention.

Munich ChronoType Questionnaire: et nyttigt værktøj til at bestemme kronotype baseret på søvnadfærd, såsom senge- og ståtider, klokkeslæt, når man bliver helt vågen, foruden nogle andre punkter (f.eks. søvnforsinkelse). MCTQ vil blive uddelt til deltagerne før den lette intervention.

Horne-Östberg Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ): en test, der er blevet brugt i vid udstrækning til at vurdere morgen-aften. MEQ vil blive uddelt til deltagerne til screeningsformål.

Mood Disorder Questionnaire (MDQ): MDQ er et valideret selvrapporteringsinstrument, der screener for tilstedeværelsen af ​​en livshistorie med bipolar lidelse. Den indeholder 13 ja/nej-elementer, der dækker emner som humør, selvtillid, energi, selskabelighed, interesse for sex, snakkesalighed, distraherbarhed og anden adfærd. Derudover er der to spørgsmål, der vurderer, om symptomerne nogensinde er opstået samtidig, og i hvilken grad symptomerne forårsagede funktionsnedsættelse. Et positivt tilfælde indebærer påtegning af 7 eller flere af de 13 symptomer, påtegning af samtidige tilfælde og indberetning af moderat eller alvorlig grad af funktionsnedsættelse. MDQ vil kun blive administreret til screeningsformål ved baseline.

Aktigrafi: Håndledsbårne accelerometre og ure, der skal bæres i samme periode som søvndagbogen. Data kan konverteres til objektive søvnparametre. Dette ur vil blive båret ugen før intervention i tre dage, natten til onsdag, torsdag og fredag. Den vil også blive båret i indsatsugen på de tre indsatsdage, natten til onsdag, torsdag og fredag.

Søvndagbog: Daglige subjektive estimater af sengetid, ståtid, søvnlatens, antal opvågninger, vågnetid efter indtræden af ​​søvnen, endelig opvågningstid, ståtid, samlet søvntid, søvneffektivitet, søvnkvalitet og funktion i dagtimerne.

Spørgeskemaet vil blive uddelt til deltagerne ugen før intervention i tre dage, natten til onsdag, torsdag og fredag. Det vil også blive givet i indsatsugen på de tre indsatsdage, natten til onsdag, torsdag og fredag. To af spørgsmålene udfyldes, inden deltagerne går i seng, og resten udfyldes, når de vågner om morgenen.

Svagt lys melatonin-debut (DLMO): DLMO vil blive vurderet ved at indsamle spytprøver hver time om aftenen, startende fra kl. 19.00 til en time efter normal sengetid. DLMO-prøver vil blive indsamlet én dag før interventionen og dagen efter interventionsperioden. Spytindsamling og -analyser vil følge procedurer, som tidligere blev brugt af vores forskningsgruppe. Blå lysblokkerbriller vil blive båret (fra en time før den første prøve) for at forhindre melatoninundertrykkelse under spytprøvetagning. DLMO vil blive analyseret med enzym-linked immunosorbent assay (ELISA) (direkte spyt melatonin fra Bühlmann Laboratories, Schöonenbuch, Schweiz). Den analytiske følsomhed af dette kit er 0,5 pg/ml og funktionel sensitivitet er 1,6-20,5 pg/ml, med en interassay variationskoefficient på

Karolinska Sleepiness Scale (KSS): KSS omfatter et enkelt element, der vurderer tilstanden søvnighed på en skala fra 1 til 9. Dette instrument vil blive givet i laboratoriet på dagene for lysindgrebet. Det vil blive givet i alt seks gange pr. deltager, to gange på hver interventionsdag, den første umiddelbart når deltagerne kommer til laboratoriet for at modtage interventionen, og den anden efter at de har fået en times lys, inden de forlader laboratoriet. laboratorium.

Psychomotor Vigilance Task (PVT): en 10-minutters reaktionstidstest, der giver et mål for vedvarende opmærksomhed, vil blive gennemført af deltagerne under lyseksponering i laboratoriet. Deltageren reagerer blot på stimuli givet på et display ved at trykke på en knap så hurtigt som muligt. PVT er særligt følsom over for søvntab og træthed. PVT vil blive givet til deltagerne på de tre dages lysintervention.

Statistisk analyse/poweranalyse:

En 2 (tid; før vs post) x 2 (gruppe; blå vs. fuldspektret lys) ANOVA vil blive brugt til at analysere resultaterne. Effektanalyse blev udført med G*Power, version 3.17. Indstilling af effektstørrelsen til medium (d=0,50), strøm til 0,80, alfa til 0,05, r mellem gentagne foranstaltninger til 0,50, viser, at 34 deltagere vil være nødvendige for at opdage en signifikant Time x Group interaktion.