Leistung, Stimmung sowie Gehirn- und Stoffwechselfunktionen während verschiedener Schlafpläne (STAVAR)

Dieses vorgeschlagene Projekt wird untersuchen, ob ein variabler oder ein stabiler Schlafplan wirksamer bei der Minimierung neurologischer Verhaltens- und Stoffwechseldefizite ist, wenn die Gesamtschlafgelegenheit über zwei Wochen unter der empfohlenen Schlafdauer liegt. An diesem Projekt sind junge Erwachsene im Alter von 21 bis 35 Jahren beteiligt. In den zwei Wochen vor der Stay-in-Studie werden die Schlaf-Wach-Muster der Teilnehmer mittels Aktigraphie und Schlaftagebuch bewertet. In der ersten Woche werden die Teilnehmer gebeten, ihrem gewohnten Schlafplan zu folgen, während die Teilnehmer in der folgenden Woche angewiesen werden, während des 7-Nächte-Zeitraums ohne Schlaf einen bestimmten Schlafplan mit 8 Stunden Schlafgelegenheit pro Nacht einzuhalten Nickerchen erlaubt.

Nach den zwei Wochen Aktigraphie beginnen die Teilnehmer mit dem 16-tägigen Laborprotokoll. Die Teilnehmer werden zufällig in 1 von 3 Gruppen eingeteilt. Alle Teilnehmer haben in den ersten beiden Nächten (Baseline-Nächte) eine 8-stündige Schlafmöglichkeit, die für Wochenenden typische längere Schlafmöglichkeiten simuliert. Während der nächsten 5 „Wochenabende“ werden die Schlafmöglichkeiten der Teilnehmer abhängig von ihrer zugewiesenen Gruppe manipuliert. Die stabile Kurzschlafgruppe hat eine 6-stündige TIB in jeder der folgenden 5 „Wochenabende“ (8866666). Die Gruppe mit variablem Kurzschlaf (8884846) hat während der „Wochenabende“ ebenfalls eine Gesamt-TIB von 30 Stunden, obwohl die TIB über die „Wochenabende“ hinweg variiert. Die nächtliche TIB der ausgeruhten Kontrollgruppe beträgt 8h (8888888). Die gleichen Schlafpläne werden in der zweiten Woche implementiert. Das Protokoll endet mit einer 8-stündigen Schlafgelegenheit in der 15. Nacht. Für jeden Teilnehmer bleiben die Weckzeiten für alle TIBs gleich (d. h. die eigene gewohnheitsmäßige Weckzeit des Teilnehmers, abgeleitet aus Selbstbericht und Aktigraphie). Daher werden die Schlafenszeiten mit abnehmenden TIBs für die Kurzschlafgruppen zunehmend verzögert.

Eine Reihe von kognitiven Tests und psychologischen Skalen (ca. 30 Minuten) wird 5-mal täglich in 3-Stunden-Intervallen verabreicht, beginnend ab 1,5 Stunden nach dem Aufwachen.

An Tag 8 wird eine Gedächtniscodierungsaufgabe durchgeführt, um festzustellen, ob ein variabler/stabiler Kurzschlafplan den Erwerb des Langzeitgedächtnisses weniger stört. Während der Aufgabe werden den Teilnehmern 160 Bilder präsentiert, die einen Stimulus enthalten (z. Landschaften) oder kein Stimulus auf einem Computerbildschirm. Jedes Bild wird 2500 ms lang angezeigt, gefolgt von einem Antwortbildschirm, um die Teilnehmer aufzufordern, anzugeben, ob zuvor ein Stimulus präsentiert wurde. An Tag 10 wird ein randomisierter Satz von 240 Bildern, bestehend aus den 160 zuvor gezeigten Bildern (d. h. "alte" Bilder) und 80 "neue" Bilder werden den Teilnehmern präsentiert. Die Teilnehmer werden auf ihre Erkennung der "alten Bilder" getestet, indem sie auf einer 5-Punkte-Skala auswählen: (1) definitiv nicht gesehen, (2) wahrscheinlich nicht gesehen), (3) unsicher, (4) wahrscheinlich gesehen, ( 5) definitiv gesehen. Die beiden Aufgaben dauern jeweils etwa 25 Minuten.

Ein OGTT- und ein fMRT-Gehirnscan werden nach der zweiten Baseline-Nacht 2 (Tag 3) und der letzten „Wochenabend“ jeder Woche (Tag 8 und 15) durchgeführt. Die Teilnehmer werden gebeten, vor jedem OGTT 8 Stunden über Nacht zu fasten. Am Morgen des oGTT wird den Teilnehmern ein intravenöser Katheter in den Unterarm eingeführt. Anschließend werden im Liegen/Sitz 6 ml Blut entnommen. Die Teilnehmer erhalten dann eine 75-g-Glukoselösung, die sie innerhalb von 7-10 Minuten trinken müssen. Nach 15, 30, 60 und 120 Minuten werden erneut 6 ml Blutproben entnommen, um Änderungen der Glukose- und Insulinspiegel zu messen.

Zusätzlich zum OGTT werden die Forscher während der 16-tägigen Studie eine kontinuierliche Glukoseüberwachung verwenden, um die Glukosereaktionen auf die verschiedenen Schlafpläne über einen Glukosesensor zu messen, der an der Rückseite der Oberarme der Teilnehmer angebracht ist. Um die Gültigkeit der kontinuierlichen Glukosedaten zu gewährleisten, stellen die Forscher den Teilnehmern täglich drei Hauptmahlzeiten zur Verfügung, außer an den OGTT-Tagen, an denen nur Mittag- und Abendessen angeboten werden. Die jeden Tag bereitgestellte Portion der Nahrung stellt sicher, dass jeder Teilnehmer den täglichen Kalorien- und Makronährstoffbedarf zu sich nimmt und somit der Teilnehmer während der Studie nicht zu- oder abnimmt. Die Teilnehmer müssen alle bereitgestellten Speisen aufessen.

Während der fMRT-Gehirnscans werden der Ruhezustand und die aufgabenbezogene Gehirnaktivität aufgezeichnet. Während eines Teils des Scans müssen die Teilnehmer die schrittweise beginnende kontinuierliche Leistungsaufgabe (Esterman et al., 2013) ausführen, bei der den Teilnehmern Graustufenfotos verschiedener Szenen (z. Berg- und Stadtszenen) auf zufällige Weise. Jede Szene wird für 1600 ms mit einer Überlappung von 800 ms mit interpolierten Übergängen präsentiert. Die Teilnehmer werden dann angewiesen, eine Taste zu drücken, wenn eine bestimmte Szene identifiziert wird (z. Stadtszene) und ihre Antworten auf andere Szenen zurückhalten. Vor der Aufgabe erhalten die Teilnehmer die Möglichkeit, sich mit den Bildern vertraut zu machen und eine 1-minütige Übungssitzung zu absolvieren.

Die Schlafmakrostruktur (d. h. die Dauer verschiedener Schlafstadien) und Mikrostruktur (z. B. SWA) werden jede Nacht mit Polysomnographie (PSG) gemessen. Elektroden werden auch an der Kopfhaut des Teilnehmers für elektroenzephalographische (EEG) Aufzeichnungen, um die Augen für elektrookulographische (EOG) Aufzeichnungen, unter dem Kinn für elektromyographische (EMG) Aufzeichnungen und auf der Brust für Elektrokardiogramm (EKG) Aufzeichnungen angebracht. Pulsoximetrie, eine nicht-invasive Methode, bei der ein Lichtsensor an einer Fingermanschette verwendet wird, wird in der ersten Baseline-Nacht zur Messung der Sauerstoffsättigung verwendet, um sicherzustellen, dass die Teilnehmer nicht an Schlafapnoe leiden.

Während des 16-tägigen Laborprotokolls dürfen die Teilnehmer das Laborgelände nicht verlassen oder sich an anstrengenden Übungen beteiligen. Wenn keine Forschungsverfahren durchgeführt werden, steht es den Teilnehmern frei, ihre Freizeit mit jeder Aktivität zu verbringen, mit Ausnahme von Nickerchen, Übungen oder Aktivitäten, bei denen die Teilnehmer das Laborgelände verlassen müssen. Die Teilnehmer werden unter ständiger Aufsicht des Forschungspersonals stehen.