Stoffwechsel- und kognitive Folgen lärminduzierter Schlafstörungen

Die experimentelle Schlafstudie hat das übergeordnete Ziel, unser Verständnis von experimentell induzierten Schlafstörungen und Veränderungen der metabolischen und kognitiven Funktion zu vertiefen und die Wirksamkeit einer möglichen nicht-pharmakologischen Intervention zur Förderung des Schlafes zu bestimmen. Dazu verfolgt die Studie folgende eigenständige Ziele:

Ziel 1: Bestimmung von Zusammenhängen zwischen neuartigen physiologischen Markern des Schlafs und metabolischen und kognitiven Funktionen. Wir werden den Schlaf gesunder Probanden mit neuartigen und klassischen Indikatoren der Schlafarchitektur messen. Jeden Morgen werden wir Blutproben für die Metabolomik-Analyse entnehmen und eine neurokognitive Testbatterie verabreichen.

Ziel 2: Bestimmung der biologischen und neurologischen Folgen von durch Lärm gestörtem Schlaf. Wir werden die Auswirkungen auf Schlaf, Stoffwechsel und kognitive Funktionen zwischen ruhigen Nächten und Nächten mit Verkehrslärm vergleichen.

Ziel 3: Bewerten Sie die Auswirkungen von kontinuierlichem rosa Rauschen während der Nacht. Unterziel 1: Um festzustellen, ob kontinuierliches Rauschen (rosa Rauschen) per se den Schlaf verbessert oder stört, werden wir Veränderungen in neuartigen und klassischen Indikatoren der Schlafarchitektur und der durch rosa Rauschen induzierten Störungen im Vergleich zu ruhigen Ausgangsnächten untersuchen. Unterziel 2: Um festzustellen, ob rosa Rauschen Schlafstörungen durch Verkehrslärm reduziert, werden wir Veränderungen der Schlaffragmentierung und -kontinuität sowie der kortikalen und autonomen Erregung in Nächten mit sowohl Verkehrslärm als auch rosa Rauschen im Vergleich zu Nächten mit Verkehrslärm untersuchen.

Die Studie wird im Sound Environment Laboratory (SEL) der Universität Göteborg durchgeführt. Das SEL ist ein High-Fidelity-Forschungslabor, das so ausgestattet ist, dass es eine typische Wohnung simuliert, einschließlich dreier individuell licht-, schall- und vibrationsisolierter privater Schlafzimmer. An der Decke montierte Lautsprecher in jedem Raum ermöglichen es uns, eine realistische akustische Umgebung zu schaffen, indem wir Schallbelastungen aus dem Kontrollraum individuell in jedes Schlafzimmer übertragen.

Diese Studie hat ein prospektives Innersubjekt-Crossover-Design. Die Teilnehmer (N=12) verbringen jeweils fünf aufeinanderfolgende Nächte im SEL mit einer Schlafgelegenheit zwischen 23:00 und 07:00 Uhr. Der Tagesschlaf wird verboten, was durch Messungen der Tagesaktivität über Handgelenk-Aktigraphie-Monitore bestätigt wird, die während der gesamten Studie kontinuierlich getragen werden. Drei Themen werden gleichzeitig in getrennten Schlafzimmern teilnehmen. Die erste Nacht dient der Gewöhnung an das Studienprotokoll und der Einarbeitung in die Testverfahren. Die Studiennächte 2-5 sind die experimentellen Nächte und werden nach dem Zufallsprinzip unter Verwendung eines lateinischen Quadrats auf die Teilnehmer verteilt, um Übertragungseffekte erster Ordnung zu vermeiden. Jeder Proband wird jeweils eine Nacht mit den folgenden Themen konfrontiert:

Ruhige Nacht: Es wird kein Geräusch abgespielt und dient als Kontrollnacht zur Beurteilung des individuellen Basisschlafs, des Stoffwechselprofils und der kognitiven Leistungsfähigkeit; Verkehrslärmnacht zur Ermittlung der Folgen von lärmgestörtem Schlaf; Nacht mit rosa Rauschen: Um die Auswirkungen von kontinuierlichem rosa Rauschen auf den Schlaf zu bestimmen; Nacht Verkehr + Rosa Rauschen: Gleichzeitiger Verkehr und Rosa Rauschen bei den gleichen Schalldruckpegeln wie in den Nächten Nur Verkehr und Nur Rosa Rauschen, um die schlafschützende Wirkung von Rosa Rauschen angesichts von Verkehrslärm zu bestimmen.

Jede Nacht zeichnen wir den physiologischen Schlaf mit Polysomnographie (PSG) und die Herzaktivität mit Elektrokardiographie (EKG) auf. An jedem Studienmorgen geben die Probanden eine 2-ml-Blutprobe ab, führen kognitive Tests durch und beantworten Fragebögen und verlassen das SEL, um ihrer normalen Tagesroutine nachzugehen. Sie kehren jeden Abend um 20:00 Uhr zum SEL zurück, um sich auf die Schlafmessungen vorzubereiten. Koffein ist nach 15:00 Uhr verboten und Alkohol ist zu jeder Zeit verboten. Da die geräuschinduzierte Hörermüdung durch die Lärmbelastung während der normalen Routine der Teilnehmer beeinflusst werden kann,60 tragen sie während der Studienwoche ein Lärmdosimeter, um ihre Lärmbelastung am Tag aufzuzeichnen. Da extremes und/oder schwankendes Ernährungsverhalten das Metabolom-/Lipoproteinprofil beeinflussen kann, erhalten die Teilnehmer Hinweise, dass sie an jedem Tag der Laborstudie ein ähnliches Abendessen zu sich nehmen sollten, was durch ein Ernährungstagebuch bestätigt wird. Die eigentliche Mahlzeit selbst kann unterschiedlich sein für unterschiedliche Studienteilnehmer, da die Studie ein Within-Subjects-Design hat.

Der Schlaf wird mit ambulanter Polysomnographie (PSG) und die Herzaktivität mit Elektrokardiographie (EKG) und Fingerpuls-Photoplethysmogramm aufgezeichnet. Die Daten werden offline auf dem Schlafrekorder aufgezeichnet und jeden Studienmorgen heruntergeladen und überprüft, um die Datenqualität sicherzustellen. Zusätzlich zur traditionellen Schlafanalyse, die von der Forschungsgruppe an der Universität Göteborg durchgeführt wird, werden PSG-Rohdaten verwendet, um das Odds Ratio Project zu berechnen, eine neuartige Metrik für Schlaftiefe und -stabilität.

An jedem Studienmorgen stellen die Probanden eine 2-ml-Blutprobe für die Plasma-Metabolomik-Analyse bereit. Um zuverlässige Daten zu gewährleisten, werden Blutproben jeden Tag zur gleichen Zeit entnommen, um zirkadiane Effekte abzuschwächen, bevor etwas außer Wasser gegessen oder getrunken wird, und jede Probe wird auf die gleiche Weise behandelt, d. h. zentrifugiert, aliquotiert und in -80 °C Gefrierschränken gelagert. Die Probanden essen jeden Studienabend das gleiche Essen, um die Auswirkungen der Ernährung auf das Blutmetabolom innerhalb des Probanden abzuschwächen.

Jeden Morgen absolvieren die Probanden eine etwa 20-minütige computergestützte kognitive Testbatterie, die 10 Tests in einer Reihe von kognitiven Bereichen umfasst (motorische Praxis, visuelles Objektlernen, Fraktal-2-Rücken, abstrakte Übereinstimmung, Linienorientierung, Emotionserkennung, Matrix-Argumentation). , Substitution von Ziffernsymbolen, ballonanaloges Risiko, psychomotorische Wachsamkeit). Kognitionsdaten werden analysiert, um Schlüsselmaße der kognitiven Geschwindigkeit und Genauigkeit zu bestimmen, wobei die Übungseffekte und die Schwierigkeit des Stimulus-Sets angepasst werden.

Die Probanden füllen eine Reihe einmalig validierter Fragebögen aus, um ihren allgemeinen Gesundheitszustand (SF-36), Chronotyp, Lärmempfindlichkeit, gewohnheitsmäßige Schlafqualität, Umweltempfindlichkeit sowie Belästigung und Schlafstörungen durch Lärm zu messen. Die Probanden beantworten außerdem jeden Studienabend und -morgen einen Fragebogen, der Fragen zu Schläfrigkeit (Karolinska-Schläfrigkeitsskala), Hörermüdung, Schlafstörungen durch Lärm und validierte Schlaf- und Störungsfragen enthält.

Die Probanden tragen während der Woche der Studie ein Lärmdosimeter, um ihre Lärmexposition tagsüber aufzuzeichnen (nur Schalldruckpegel, keine tatsächlichen Tonaufnahmen).

Die Teilnehmer tragen während des gesamten Studienzeitraums und auch in der Woche vor der Studie kontinuierlich einen Handgelenk-Aktigraphie-Monitor, um die gewohnten Schlaf-Wach-Zeiten zu bestätigen und den Grad der körperlichen Aktivität zu messen.