Experimentelle Manipulation von Schlaf und zirkadianen Rhythmen und die Rolle, die bei der Belohnungsfunktion bei Teenagern gespielt wird (CARRS-P2)

Substanzgebrauch (SU) und Substanzgebrauchsstörungen (SUD) verursachen verheerende gesundheitliche, finanzielle und gesellschaftliche Kosten. Die Inzidenz von SU und SUD nimmt im Jugendalter zu, wodurch diese sensible Entwicklungsphase sowohl ein erhöhtes Risiko als auch eine erhöhte Chance für Prävention und Intervention darstellt. Um jedoch wirksame Interventionen zu entwickeln, müssen Forscher neue und modifizierbare Risikofaktoren und Mechanismen für SUD identifizieren. Schlaf- und zirkadiane Rhythmusstörungen sind solche Risikofaktoren, und das Belohnungssystem mit seiner zunehmenden Empfindlichkeit während der Adoleszenz bietet ein plausibles mechanistisches Substrat. Der Fokus auf Schlaf, zirkadiane Rhythmen und die Funktion des Belohnungssystems ist besonders hervorstechend angesichts der umfangreichen, parallelen Entwicklung dieser Systeme während der Adoleszenz und der plausiblen Verbindungen zwischen Schlaf und zirkadianen Rhythmen, Belohnungsfunktion und SUD-Risiko.

Spätes Einschlafen, kurze Schlafdauer und zirkadiane Fehlausrichtung sind mit erhöhtem Substanzkonsum bei Teenagern und jungen Erwachsenen verbunden. Die zentrale Hypothese des Center for Adolescent Reward, Rhythms and Sleep (CARRS) ist, dass die Entwicklung von Jugendlichen auf den zugrunde liegenden Schlaf und zirkadiane Merkmale einwirkt, um den homöostatischen Schlafantrieb, die zirkadiane Phase und die zirkadiane Ausrichtung zu modifizieren, was wiederum die kortiko-limbischen Funktionen entscheidend beeinflusst SU-Risiko (z. B. Belohnung und kognitive Kontrolle). Die Forscher gehen weiter davon aus, dass spezifische Manipulationen des Schlafes und des zirkadianen Rhythmus während der Adoleszenz die Belohnungsreaktion und die kognitive Kontrolle entweder in positiver oder in negativer Richtung beeinflussen. Diese Manipulationen werden unser Modell experimentell unterstützen und einen Machbarkeitsnachweis für neuartige klinische Interventionen zur Reduzierung des Risikos von SU und SUDs liefern.

Die meisten früheren Studien haben einzelne Komponenten des zirkadianen Rhythmus, des Schlafs und der Belohnungsfunktion im Jugendalter untersucht. Projekt 2 (P2) von CARRS wird ein innovatives und mechanistisches Modell von Gehirnschaltungen testen, das multimethodische Ansätze verwendet, eine Entwicklungsperspektive einnimmt und wichtige Schlaf- und Belohnungskonstrukte enthält. Vor allem verbessert P2 frühere Beobachtungsarbeiten, indem es eine experimentelle Intervention testet, die Schlaf und zirkadiane Rhythmen manipuliert, um ihre Auswirkungen auf die Belohnungsfunktion und die kognitive Kontrolle direkt zu untersuchen.

P2 wird 150 Jugendliche (Alter 13-15, 50 % weiblich) über zwei wichtige Schlafphänotypen hinweg untersuchen: frühes Einschlafen (geringes Risiko, n=50) und spätes Einschlafen (hohes Risiko, n=100). Alle Teilnehmer werden die Beobachtungsstudie absolvieren: 2 Wochen Schlafüberwachung zu Hause (Aktigraphie), gefolgt von einem Laborbesuch über Nacht, um Selbstberichte, Verhaltens- und Neuroimaging-Aufgaben (fMRT) zu bewerten, die die kognitive Kontrolle und Belohnungsfunktion sowie die zirkadiane Phase erschließen über Melatonin im Speichel und molekulare Rhythmen über Haarfollikel. Die Late-Gruppe wird mit der experimentellen Studie fortfahren, wobei jeder Teilnehmer randomisiert Manipulations- oder Aufmerksamkeitskontrollbedingungen zugeteilt wird (jeweils n=50). Die Ermittler werden prüfen, ob die Vorverlegung des Schlaf-/zirkadianen Timings und die Verlängerung der Schlafdauer durch Schlafplanung und chronotherapeutische Ansätze (Reduzierung der PM-Lichtexposition; Verabreichung von hellem AM-Licht) den Schlaf, die circadiane und die neurologische Verhaltensfunktion, die für das SUD-Risiko relevant sind, verbessert. Schließlich sind wiederholte 6-Monats-Follow-up-Bewertungen von Schlaf und SU für alle Teilnehmer enthalten, um Längsassoziationen zu untersuchen.