Schlaf, Licht, zirkadianer Rhythmus, zentraler oxidativer Stress

Millionen von Erwachsenen in den USA variieren ihre tägliche Schlafenszeit, um sozialen und beruflichen Anforderungen gerecht zu werden. Diese unregelmäßigen Schlafpläne fördern schlechten und unzureichenden Schlaf. Chronischer Schlafmangel erhöht das Risiko von Fehlern, Unfällen und der Entwicklung verschiedener Gesundheitsstörungen einschließlich neurodegenerativer Erkrankungen. Die zugrundeliegenden mechanistischen Wege, durch die unregelmäßige Schlafpläne kognitive Beeinträchtigungen und neurodegenerative Erkrankungen fördern, bleiben weitgehend unverstanden, und die vorgeschlagene Arbeit wird diese kritische Wissenslücke schließen. Unsere vorläufigen Daten zeigen, dass unregelmäßige Schlafpläne zu zirkadianer Fehlausrichtung führen, was unserer Hypothese nach durch unregelmäßige Lichtexpositionsmuster verursacht wird. Diese Hypothese stützend zeigen unsere Pilotdaten, dass die Implementierung von schlaf- und zirkadian-informierter Beleuchtung (SCIL) die zirkadiane Fehlausrichtung abschwächte und die kognitive Funktion verbesserte, selbst bei unregelmäßiger Schlafenszeit. Zusätzlich zeigen unsere Pilotstudien, dass mehr Schlafstörungen mit mehr oxidativem Stress (OS) in Gehirnregionen korrelierten, die mit der kognitiven Funktion beim Menschen assoziiert sind, und folglich mehr OS in diesen Regionen mit schlechterer kognitiver Leistung korrelierte. Zusammengenommen deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass zirkadiane Fehlausrichtung und OS, die mit unzureichendem Schlaf assoziiert sind, im kausalen Weg für kognitive Beeinträchtigungen aufgrund unregelmäßiger Schlafpläne liegen könnten und SCIL eine potenzielle Gegenmaßnahme sein könnte. Daher ist das Ziel dieses Projekts, die Auswirkungen von chronischem variablen Schlafmangel (CVSD), als Modell für unregelmäßige Schlafpläne, auf zirkadiane Fehlausrichtung, OS und Kognition zu bestimmen. Zusätzlich werden wir die Rolle der Umgebungslichtexposition und die Auswirkungen von SCIL-Bedingungen in einem CVSD-Paradigma (2 Zyklen von zwei aufeinanderfolgenden Nächten mit 3 h Schlaf gefolgt von einem 8-h Erholungsschlaf) auf neurophysiologische und neurokognitive Ergebnisse untersuchen. In einer 7-tägigen stationären Studie werden junge gesunde Erwachsene nach dem Zufallsprinzip einer von vier Bedingungen zugeteilt: Dimmlicht-Kontrolle (jede Nacht 8 h Schlaf), Dimmlicht-CVSD, Raumlicht-CVSD und SCIL-CVSD. Die primären Endpunkte umfassen zirkadiane Phasenneueinstellung, OS über zentrales Glutathion gemessen durch Magnetresonanzspektroskopie und kognitive Leistung. Die Ziele der Studie sind: (1) die kausale Rolle der Lichtexposition bei der zirkadianen Phasenneueinstellung in CVSD zu bestimmen, (2) die Auswirkungen von SCIL in CVSD auf zirkadiane Phasenneueinstellung, Schlaf und Kognition zu bewerten, (3) die Auswirkungen von Schlafmangel und zirkadianer Phasenneueinstellung in CVSD auf OS zu bewerten und (4) den Zusammenhang zwischen Kognition und zentralem OS in CVSD zu bewerten. Unsere Arbeit wird eine umfassende Bewertung von zwei mechanistischen Wegen sein - zirkadiane Fehlausrichtung und OS -, die zur kognitiven Beeinträchtigung im Zusammenhang mit unregelmäßigen Schlafplänen beitragen können. Wir erwarten, dass unser experimentelles und analytisches Paradigma eine grundlegende Ressource sein wird, die auf zukünftige Studien ausgedehnt werden kann, die Mechanismen der kognitiven Beeinträchtigung und neurodegenerativen Erkrankungen im Zusammenhang mit Schlafverlust und unregelmäßigen Schlafplänen untersuchen, und einen positiven Einfluss auf die öffentliche Gesundheit haben wird, indem sie therapeutische Strategien für Patienten mit Schlafstörungen und die allgemeine Bevölkerung, die chronischen variablen Schlafmangel erlebt, leitet.