Los efectos de una intervención de luz monocromática azul en el sueño y los ritmos circadianos de las personas de tipo vespertino

Antecedentes:

El matutino/vespertino es un fenómeno que refleja la tendencia a ser un "pájaro madrugador" o un "búho nocturno" y, por lo tanto, es una fuente de variación interindividual en el momento del sueño y otros comportamientos. Los individuos de tipo vespertino y matutino muestran diferencias que se derivan internamente con respecto a la fase circadiana de su reloj biológico endógeno. Se ha encontrado que cierto grupo de individuos a los que se hace referencia como individuos de tipo matutino se desempeñan mejor por la mañana, mientras que los individuos de tipo vespertino parecen estar más alertas y se desempeñan mejor por la noche. Los individuos de tipo matutino se acuestan y se levantan más temprano que los de tipo vespertino, mientras que se sabe que los individuos de tipo vespertino reportan acostarse y levantarse significativamente más tarde en comparación con los individuos de tipo matutino. Además, se sabe que los adolescentes del tipo vespertino muestran un rendimiento académico e intelectual más bajo durante sus horas no preferidas, es decir, las primeras horas del día.

Los ritmos circadianos se conocen como procesos biológicos que muestran oscilaciones endógenas arrastrables en un período de aproximadamente 24 horas. Se ha descubierto que estos ritmos están controlados por el marcapasos circadiano, que se encuentra en los núcleos supraquiasmáticos (SCN) del hipotálamo. Estos ritmos de 24 horas se manifiestan de manera observable dentro de numerosas medidas fisiológicas, como el ciclo de sueño-vigilia, la temperatura corporal central y la excreción de hormonas como la melatonina. La temperatura corporal central cae durante la noche y alcanza su punto más bajo (nadir) temprano en la mañana, después de lo cual comienza a subir nuevamente. La secreción de melatonina sigue una curva que es casi inversa en comparación con el ritmo de la temperatura corporal central y es sensible a la exposición a la luz que inhibe la secreción de melatonina. La melatonina, ya sea en plasma, saliva u orina, se considera un marcador objetivo de los ritmos circadianos, de los cuales el inicio de la melatonina en la luz tenue (momento en que la melatonina alcanza 4 pg/ml en la saliva) es el parámetro más utilizado.

Se sabe que el sueño se inicia más fácilmente cuando la temperatura corporal central está cayendo y el nivel de melatonina está aumentando. También se sabe que se inicia más fácilmente en un período de seis horas antes del nadir hasta un par de horas después del nadir de la temperatura corporal central.

Los individuos de tipo vespertino experimentan mayor somnolencia y peor rendimiento durante las primeras horas de la mañana, ya que hay una falta de coincidencia entre sus ritmos circadianos y su necesidad de estar despiertos a esas horas tempranas. Se sabe que la somnolencia tiene graves implicaciones para el rendimiento.

Sin embargo, como se mencionó, las salidas del SCN son rastreables y la luz es el indicador de tiempo más potente para los marcapasos circadianos de las personas. Por lo tanto, el momento de la exposición a la luz tiene el potencial de adelantar o retrasar la fase del ritmo circadiano. La exposición a la luz en las horas previas al nadir, durante la noche, hará que las personas retrasen su ritmo circadiano. Por otro lado, la exposición a la luz en las horas posteriores al nadir, durante las horas de la mañana, tiene el potencial de hacer avanzar los ritmos circadianos de las personas. La luz puede cambiar la fase circadiana, pero este efecto depende del momento de la luz, la duración de la exposición a la luz y la intensidad de la luz donde se ha demostrado que las intensidades más altas están asociadas con efectos mayores. Otra propiedad de la luz se refiere a las longitudes de onda que emite, donde se ha demostrado que la luz azul produce efectos de cambio de fase significativamente más fuertes que las luces de otras longitudes de onda del espectro visible. Los efectos de la luz azul en el sistema circadiano se han atribuido a una población de células fotosensibles en la retina que contiene el fotopigmento melanopsina, que es muy sensible a la luz azul. Estas células envían señales directamente al SCN y también forman conexiones con áreas asociadas con la vigilia, como el cuerpo estriado y el tronco encefálico. Se ha demostrado que la sensibilidad a la melanopsina es más alta en un rango de luz azul de alrededor de 460 nm.

Hasta donde sabemos, no se ha realizado ningún estudio para probar los efectos de una intervención de luz monocromática azul administrada a través de la iluminación de una habitación estándar en el avance de fase de los ritmos circadianos de individuos de tipo vespertino. En consecuencia, nuestro objetivo es evaluar si la luz azul en comparación con la luz blanca estándar, administrada a través de la iluminación estándar de la habitación, puede alterar el sueño y el ritmo circadiano de las personas de tipo vespertino, provocando un avance de fase.

Hipótesis:

Tres mañanas consecutivas de una hora de exposición a la luz monocromática (40 lx, irradiación = 88,79 µW/cm2) con una longitud de onda máxima de 455 nm (luz azul), en comparación con la luz de espectro completo (2500 Kelvin) con el mismo flujo de fotones que el luz azul: a) conducen a un avance de fase del ritmo circadiano de los individuos de tipo vespertino; b) aumentar la función de vigilia evaluada con medidas subjetivas y objetivas por la mañana; y c) disminuir la somnolencia autoinformada de los participantes por la mañana, d) reducir la latencia de inicio del sueño ye) adelantar el tiempo de inicio del sueño.

Ajustaremos la intensidad de la luz para asegurarnos de que la energía del fotón sea la misma en las dos condiciones.

Métodos

Muestra y procedimiento:

Nuestro objetivo es reclutar una muestra de mínimo 34 participantes de la Universidad de Bergen. El criterio de inclusión es una puntuación por debajo de 42 en el Cuestionario de matutino-vespertino de Horne-Östberg, ya que clasifica tipos moderados y definitivamente vespertinos. Los participantes serán excluidos si se indica un caso positivo en el Cuestionario de Trastornos del Estado de Ánimo (MDQ), indicando la presencia o antecedentes de trastorno bipolar. Los participantes también serán excluidos si han trabajado en turnos de noche durante los últimos tres meses. Los participantes estarán expuestos a la intervención de luz azul en un estudio aleatorizado, ciego y controlado. Los participantes serán evaluados con medidas subjetivas y objetivas del sueño durante 3 días (martes a jueves) una semana antes de la intervención de luz azul de tres días. También serán evaluados con las mismas medidas subjetivas y objetivas durante el período de intervención de tres días. Más precisamente, el sueño se evaluará mediante actigrafía y diario de sueño. Un día antes de la intervención y un día después de la intervención, se medirá el ritmo circadiano mediante muestras de saliva para estimar el inicio de la melatonina en la luz tenue. La flexibilidad también se medirá antes de la intervención a través del Inventario de tipos circadianos. La función de vigilia se evaluará los días de intervención con la Escala de Somnolencia de Karolinska y la Tarea de Vigilancia Psicomotora.

Instrumentos/medidas:

Inventario de Tipos Circadianos: un instrumento con dos factores. Las personas con puntajes altos en la primera dimensión (Flexible/Rígido) son más flexibles en su capacidad para permanecer despiertos en momentos extraños del día o de la noche. Aquellos que obtienen una puntuación alta en el segundo factor (Lánguido/Vigoroso) tienden a reportar dificultad para superar la somnolencia, especialmente en la mañana. El CTI se distribuirá a los participantes antes de la intervención de luz.

Cuestionario de cronotipo de Munich: una herramienta útil para determinar el cronotipo en función de los comportamientos del sueño, como la hora de acostarse y levantarse, la hora del reloj cuando uno se despierta por completo, además de algunos otros puntos (por ejemplo, la latencia del sueño). MCTQ se distribuirá a los participantes antes de la intervención de luz.

El Horne-Östberg Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ): una prueba que se ha utilizado ampliamente para evaluar la mañana-vespertinidad. MEQ se distribuirá a los participantes con fines de evaluación.

Cuestionario de trastornos del estado de ánimo (MDQ): MDQ es un instrumento de autoinforme validado que detecta la presencia de antecedentes de trastorno bipolar a lo largo de la vida. Contiene 13 ítems de sí/no que cubren temas como el estado de ánimo, la confianza en uno mismo, la energía, la sociabilidad, el interés en el sexo, la locuacidad, la distracción y otros comportamientos. Además, hay dos preguntas que evalúan si los síntomas alguna vez ocurrieron simultáneamente y en qué medida los síntomas causaron un deterioro funcional. Un caso positivo implica la aprobación de 7 o más de los 13 síntomas, la aprobación del elemento de co-ocurrencia y el informe de grado moderado o grave de deterioro funcional. El MDQ solo se administrará con fines de detección al inicio del estudio.

Actigrafía: acelerómetros y relojes de muñeca para usar durante el mismo período que el diario de sueño. Los datos se pueden convertir en parámetros de sueño objetivos. Este reloj se llevará la semana anterior a la intervención durante tres días, la noche anterior al miércoles, jueves y viernes. También se llevará en la semana de intervención los tres días de intervención, la noche anterior al miércoles, jueves y viernes.

Diario del sueño: estimaciones subjetivas diarias de la hora de acostarse, la hora de levantarse, la latencia del sueño, el número de despertares, la hora de despertarse después del inicio del sueño, la hora final de despertarse, la hora de levantarse, el tiempo total de sueño, la eficiencia del sueño, la calidad del sueño y el funcionamiento diurno.

El cuestionario se distribuirá a los participantes la semana anterior a la intervención durante tres días, la noche anterior al miércoles, jueves y viernes. También se dará en la semana de intervención en los tres días de intervención, la noche anterior al miércoles, jueves y viernes. Dos de las preguntas se completan antes de que los participantes se acuesten y el resto se completa cuando se despiertan por la mañana.

Comienzo tenue de melatonina (DLMO): La DLMO se evaluará recolectando muestras de saliva cada hora por la noche, desde las 19:00 hasta una hora después de la hora normal de acostarse. Las muestras de DLMO se recogerán un día antes de la intervención y un día después del período de intervención. La recolección y análisis de saliva seguirán los procedimientos utilizados anteriormente por nuestro grupo de investigación. Se usarán anteojos que bloquean la luz azul (desde una hora antes de la primera muestra) para evitar la supresión de melatonina durante el muestreo de saliva. La DLMO se analizará con ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) (melatonina directa en saliva de Bühlmann Laboratories, Schöonenbuch, Suiza). La sensibilidad analítica de este kit es de 0,5 pg/ml y la sensibilidad funcional es de 1,6-20,5 pg/ml, con un coeficiente de variación interensayo de

Escala de somnolencia de Karolinska (KSS): la KSS consta de un solo ítem que evalúa el estado de somnolencia en una escala del 1 al 9. Este instrumento se entregará en el laboratorio los días de la intervención lumínica. Se administrará un total de seis veces por participante, dos veces en cada día de intervención, la primera inmediatamente cuando los participantes acudan al laboratorio para recibir la intervención, y la segunda después de haber recibido una hora de luz, antes de salir del laboratorio.

Tarea de vigilancia psicomotora (PVT): los participantes completarán una prueba de tiempo de reacción de 10 minutos que proporciona una medida de atención sostenida durante la exposición a la luz en el laboratorio. El participante simplemente responde a los estímulos dados en una pantalla presionando un botón tan pronto como sea posible. PVT es especialmente sensible a la pérdida de sueño y la fatiga. Se administrará PVT a los participantes en los tres días de intervención ligera.

Análisis estadístico/análisis de poder:

Se utilizará un ANOVA de 2 (Tiempo; pre vs. post) x 2 (Grupo; azul vs. luz de espectro completo) para analizar los resultados. El análisis de potencia se realizó con G*Power, versión 3.17. Ajustando el tamaño del efecto a medio (d=0.50), potencia a .80, alfa a .05, r entre medidas repetidas a .50, muestra que se necesitarán 34 participantes para detectar una interacción significativa de Tiempo x Grupo.