A kék monokromatikus fény beavatkozásának hatása az esti típusú egyének alvására és cirkadián ritmusára

Háttér:

A reggel/este olyan jelenség, amely a „kora ​​reggeli madár” vagy „késő éjszakai bagoly” hajlamát tükrözi, és így az alvásidő és más viselkedések egyének közötti eltéréseinek forrása. Az esti és reggeli típusú egyedek belső eltéréseket mutatnak az endogén biológiai órájuk cirkadián fázisában. A reggeli típusú egyéneknek nevezett egyének egy bizonyos csoportjáról következetesen azt találták, hogy reggel jobban teljesítenek, míg az esti típusú egyének éberebbnek és este jobb teljesítményt nyújtanak. A reggeli típusú egyedek korábbi lefekvés- és kelési idejük van, mint az esti típusúaknak, míg az esti típusú egyedek szignifikánsan későbbi lefekvésről és felkelésről számoltak be, mint a reggeli típusú egyedeknél. Ezenkívül az esti típusú serdülőkről ismert, hogy gyengébb tanulmányi és intellektuális teljesítményt mutatnak nem preferált, azaz korai napszakban.

A cirkadián ritmusok olyan biológiai folyamatokként ismertek, amelyek endogén, magával ragadható oszcillációkat mutatnak be körülbelül 24 óra alatt. Úgy találták, hogy ezeket a ritmusokat a cirkadián pacemaker szabályozza, amely a hypothalamus suprachiasmaticus magjaiban (SCN) található. Ezek a 24 órás ritmusok megfigyelhető módon nyilvánulnak meg számos fiziológiai mérőszámon belül, mint például az alvás-ébrenlét ciklus, a test maghőmérséklete és a hormonok, például a melatonin kiválasztása. A test maghőmérséklete az éjszaka folyamán csökken, és a legalacsonyabb pontját (nadir) kora reggel éri el, majd ismét emelkedni kezd. A melatonin szekréciója a test maghőmérsékletének ritmusához képest majdnem fordított görbét követ, és érzékeny a melatonin szekrécióját gátló fényre. A plazmában, a nyálban vagy a vizeletben lévő melatonint a cirkadián ritmus objektív markerének tekintik, amelyek közül a leggyakrabban használt paraméter a halovány melatonin megjelenése (az az idő, amikor a melatonin eléri a 4 pg/ml-t a nyálban).

Köztudott, hogy az alvás a legkönnyebben akkor kezdődik el, amikor a test maghőmérséklete csökken, és a melatonin szintje emelkedik. Az is ismert, hogy a legkönnyebben a test maghőmérsékletének mélypontja előtt hat órával kezdődő időkeretben indul be, egészen a mélypont után néhány óráig.

Az esti típusú egyének fokozott álmosságot és gyengébb teljesítményt tapasztalnak a kora reggeli órákban, mivel nincs összhangban a cirkadián ritmusuk és a korai órákban való ébrenléti követelményük. Köztudott, hogy az álmosság súlyos hatással van a teljesítményre.

Azonban, mint már említettük, az SCN-kimenetek használhatók, és a fény a legerősebb időadó az egyének cirkadián pacemakerei számára. Így a fényexpozíció időzítése megvan a lehetősége a cirkadián ritmus fáziselőrelépésére vagy fáziskésleltetésére. A mélypont előtti órákban, az esti órákban a fénynek való kitettség ahhoz vezet, hogy az egyének késleltetik cirkadián ritmusukat. Másrészt a mélypont utáni órákban, a délelőtti órákban a fénynek való kitettség megvan a lehetősége arra, hogy az egyének cirkadián ritmusát fokozatosan előremozdítsa. A fény eltolja a cirkadián fázist, de ez a hatás a fény időzítésétől, a fényexpozíció időtartamától és a fény intenzitásától függ, ahol a nagyobb intenzitás nagyobb hatásokkal jár. A fény másik tulajdonsága az általa kibocsátott hullámhossz, ahol kimutatták, hogy a kék fény lényegesen erősebb fáziseltolódási hatást vált ki, mint a látható spektrum más hullámhosszúságú fényei. A kék fény cirkadián rendszerre gyakorolt ​​hatását a retinában lévő fotoreszponzív sejtpopulációnak tulajdonítják, amely a kék fényre nagyon érzékeny fotopigment melanopszint tartalmaz. Ezek a sejtek közvetlenül küldenek jeleket az SCN-nek, és kapcsolatot létesítenek az ébrenléttel kapcsolatos területekkel, mint például a striatum és az agytörzs. A melanopszinnel szembeni érzékenységről kimutatták, hogy a legmagasabb a 460 nm körüli kék fénytartományban.

Legjobb tudomásunk szerint nem végeztek olyan vizsgálatot, amely a normál szobai villámmal beadott kék monokromatikus fény beavatkozásának hatását vizsgálta volna az esti típusú egyének cirkadián ritmusának fázisfejlődésére. Célunk tehát annak felmérése, hogy a normál szobai villámmal beadott kék fény a standard fehérhez képest képes-e megváltoztatni az esti típusú egyének alvását és cirkadián ritmusát, fáziselőrelépést okozva.

Hipotézis:

Három egymást követő reggel egyórás monokromatikus fénnyel (40 lx, besugárzás = 88,79 µW/cm2) 455 nm csúcshullámhosszal (kék fény) a teljes spektrumú fénnyel (2500 Kelvin) képest egyenlő fotonfluxussal jár. kék fény: a) az esti típusú egyedek cirkadián ritmusának fáziselőrelépéséhez vezet; b) növeli a reggeli ébrenléti funkciót szubjektív és objektív mérésekkel; és c) csökkenti a résztvevők saját bevallása szerinti reggeli álmosságát, d) csökkenti az elalvás latenciáját és e) meghosszabbítja az elalvás idejét.

Beállítjuk a fény intenzitását, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a fotonenergia a két körülmény között azonos.

Mód

Minta és eljárás:

Célunk, hogy egy legalább 34 főből álló mintát toborzzunk a Bergeni Egyetemről. A felvételi kritérium 42 alatt van a Horne-Östberg Reggeli-Estei Kérdőíven, mivel ez a mérsékelt és határozottan esti típusokat kategorizálja. A résztvevők kizárásra kerülnek, ha a hangulatzavar kérdőív (MDQ) pozitív esetet jelez, jelezve bipoláris zavar jelenlétét vagy anamnézisét. Azok a résztvevők is kizárásra kerülnek, akik az elmúlt három hónapban éjszakai műszakban dolgoztak. A résztvevőket egy véletlen besorolásos, vak, kontrollált vizsgálat során a kék fény beavatkozásának teszik ki. A résztvevők szubjektív és objektív mérésekkel értékelik az alvást 3 napon keresztül (keddtől csütörtökig) egy héttel a háromnapos kékfényes beavatkozás előtt. Ugyanolyan szubjektív és objektív mérésekkel is értékelik őket a háromnapos beavatkozási időszakban. Pontosabban, az alvást aktigráfia és alvásnapló fogja értékelni. Egy nappal a beavatkozás előtt és egy nappal a beavatkozás után nyálmintákkal mérik a cirkadián ritmust, hogy megbecsüljék a halvány fény melatonin megjelenését. A rugalmasságot a cirkadián típusú leltáron keresztül a beavatkozás előtt is mérjük. Az ébrenléti funkciót a beavatkozás napján a Karolinska Álmosság Skála és Pszichomotoros Vigilance Task segítségével értékelik.

Eszközök/intézkedések:

Cirkadián típusú készlet: két tényezős eszköz. Az első dimenzióban (Rugalmas/merev) magas pontszámot elérő egyének rugalmasabbak abban, hogy ébren maradjanak a nap vagy éjszaka furcsa szakaszaiban. Azok, akik magas pontszámot értek el a második faktoron (Langud/Vigorous), általában arról számolnak be, hogy nehézségeik vannak az álmosság leküzdésében, különösen reggel. A CTI-t a könnyű beavatkozás előtt kiosztják a résztvevőknek.

München ChronoType Questionnaire: hasznos eszköz a kronotípus meghatározásához alvási viselkedések alapján, mint például a lefekvés és felkelés, az óra, amikor valaki teljesen ébren van, valamint néhány egyéb ponton (pl. alvási késleltetés) is. Az MCTQ-t a könnyű beavatkozás előtt osztják ki a résztvevőknek.

A Horne-Östberg Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ): egy teszt, amelyet széles körben alkalmaznak a reggeli-esti állapot felmérésére. A MEQ-t szűrés céljából kiosztjuk a résztvevőknek.

Mood Disorder Questionnaire (MDQ): Az MDQ egy validált önbevallási eszköz, amely szűri a bipoláris zavar élettörténetének jelenlétét. 13 igen/nem elemet tartalmaz, amelyek olyan témákat fednek le, mint a hangulat, az önbizalom, az energia, a társasági képesség, a szex iránti érdeklődés, a szókimondás, a figyelemelterelés és egyéb viselkedések. Ezen kívül két kérdés is felméri, hogy a tünetek egyidejűleg jelentkeztek-e, és hogy a tünetek milyen mértékben okoztak funkcionális károsodást. A pozitív eset a 13 tünet közül 7 vagy több jóváhagyását, az együttes előfordulás tételének jóváhagyását és közepes vagy súlyos fokú funkcionális károsodás bejelentését jelenti. Az MDQ-t csak szűrési célból adják be a kiinduláskor.

Actigráfia: Csuklón hordható gyorsulásmérők és órák, amelyeket az alvásnaplóval egyidőben kell viselni. Az adatok objektív alvási paraméterekké konvertálhatók. Ezt az órát a beavatkozás előtti héten három napon át, szerda, csütörtök és péntek előtti éjszakán viselik. Az intervenciós héten is viselni fogják a három beavatkozási napon, szerda, csütörtök és péntek előtti éjszakán.

Alvásnapló: Napi szubjektív becslések a lefekvésidőről, a kelési időről, az alvási késleltetésről, az ébredések számáról, az elalvás utáni ébrenléti időről, a végső ébredési időről, a kelési időről, a teljes alvásidőről, az alvás hatékonyságáról, az alvás minőségéről és a nappali működésről.

A kérdőívet a beavatkozás előtti héten, három napon keresztül, szerdán, csütörtökön és pénteken este juttatjuk el a résztvevőknek. Az intervenciós héten is adják a három beavatkozási napon, szerda, csütörtök és péntek előtti éjszakán. A kérdések közül kettőt a résztvevők lefekvés előtt töltenek ki, a többit pedig reggel, amikor felébrednek.

Halvány fényű melatonin megjelenése (DLMO): A DLMO-t úgy értékelik, hogy minden órában nyálmintát vesznek este, 19:00 órától a normál lefekvés után egy óráig. A DLMO mintákat egy nappal a beavatkozás előtt és a beavatkozási időszak utáni napon gyűjtik. A nyálgyűjtés és -elemzés a kutatócsoportunk által korábban alkalmazott eljárások szerint történik. Kék fényt blokkoló szemüveget kell viselni (egy órával az első mintavétel előtt), hogy megakadályozzuk a melatonin szuppresszióját a nyálmintavétel során. A DLMO-t enzimhez kötött immunszorbens vizsgálattal (ELISA) elemzik (közvetlen nyálmelatonin, a Bühlmann Laboratories, Schönenbuch, Svájc). Ennek a kitnek az analitikai érzékenysége 0,5 pg/ml, a funkcionális érzékenysége pedig 1,6-20,5 pg/ml, a vizsgálatok közötti variációs együtthatóval

Karolinska Álmosság Skála (KSS): A KSS egyetlen elemből áll, amely az álmosság állapotát értékeli egy 1-től 9-ig terjedő skálán. Ezt a műszert a könnyű beavatkozás napjain adják be a laboratóriumban. Résztvevőnként összesen hat alkalommal adják át, minden beavatkozási napon kétszer, az elsőt közvetlenül akkor, amikor a résztvevők a laboratóriumba jönnek a beavatkozásra, a másodikat pedig azután, hogy egy óra fényt kaptak, mielőtt elhagyják a laboratórium.

Pszichomotoros éberségi feladat (PVT): egy 10 perces reakcióidő-tesztet, amely a tartós figyelem mértékét biztosítja, a résztvevők a laboratóriumi fényexpozíció során végeznek el. A résztvevő egyszerűen reagál a kijelzőn adott ingerekre egy gomb mielőbbi megnyomásával. A PVT különösen érzékeny az alvászavarra és a fáradtságra. PVT-t kapnak a résztvevők a könnyű beavatkozás három napján.

Statisztikai elemzés/hatékonysági elemzés:

Az eredmények elemzéséhez 2 (idő; megelőző vs. után) x 2 (csoport; kék vs. teljes spektrumú fény) ANOVA-t használunk. A teljesítményelemzés a G*Power 3.17-es verziójával történt. Az effekt méretének beállítása közepesre (d=0,50), teljesítmény 0,80-ig, alfa - 0,05, r ismételt mérések között 0,50-ig azt mutatja, hogy 34 résztvevőre lesz szükség a jelentős Idő x csoport interakció észleléséhez.