Effetti delle vibrazioni ferroviarie sul sonno e sulle malattie (BioVib)

Lo studio sperimentale sul sonno ha l’obiettivo generale di approfondire la nostra comprensione dei disturbi del sonno dovuti alle vibrazioni e al rumore ferroviario e ai cambiamenti nella funzione cardiometabolica e cognitiva. A tal fine, lo studio affronterà il seguente obiettivo di studio:

Obiettivo 1: Determinare le conseguenze biologiche e neurocomportamentali dei disturbi del sonno causati dalle vibrazioni ferroviarie. Misureremo il sonno di volontari sani e ogni mattina otterremo campioni di sangue per l'analisi della funzione metabolica metabolomica e somministreremo una batteria di test neurocognitivi. Confronteremo gli effetti sul sonno, sulla metabolomica, sulla funzione metabolica e sulla funzione cognitiva tra notti tranquille e notti con vibrazioni e rumore del traffico ferroviario. Le relazioni dose-risposta saranno determinate confrontando notti con diversi livelli di vibrazione.

Questo studio si svolgerà nel laboratorio per l'ambiente sonoro (SEL) presso il Dipartimento di Medicina del Lavoro e Ambientale dell'Università di Göteborg. Il SEL è un laboratorio di ricerca ad alta fedeltà attrezzato per simulare un tipico appartamento, comprendente tre camere da letto private isolate individualmente dalla luce, dal suono e dalle vibrazioni. Gli altoparlanti montati a soffitto in ogni stanza e i trasduttori elettrodinamici montati nella parte inferiore di ogni letto ci consentono di creare un ambiente acustico realistico trasmettendo le esposizioni sonore e vibrazionali dalla sala di controllo a ciascuna camera individualmente. Abbiamo dimostrato in precedenza che i risultati di questo laboratorio con elevata validità ecologica sono paragonabili ai risultati sul campo.

Questo studio ha un disegno prospettico cross-over entro i soggetti. I partecipanti (totale N=24) trascorreranno ciascuno cinque notti consecutive nel SEL, con un'opportunità di dormire tra le 23:00 e le 07:00. Il sonno diurno sarà vietato, confermato dalle misurazioni dell'attività diurna tramite monitor per l'actigrafia del polso indossati continuamente durante lo studio. Tre soggetti prenderanno parte contemporaneamente, in camere separate. La prima notte è un periodo di assuefazione al protocollo di studio e di familiarizzazione con le procedure del test. La seconda notte sarà una condizione tranquilla senza rumore o vibrazioni, per determinare il normale sonno di base, il profilo cardiometabolico e le prestazioni cognitive. Le notti di studio 3-5 sono le notti di vibrazione e verranno assegnate in modo casuale ai partecipanti utilizzando un disegno quadrato latino per evitare effetti di riporto del primo ordine. In queste notti vibranti, le vibrazioni e il rumore del trasporto ferroviario merci verranno riprodotti nelle camere da letto per determinare gli effetti delle vibrazioni e del rumore sul sonno, sulla funzione cardiometabolica e sulle prestazioni cognitive. Ogni notte si verificheranno trentasei treni, distribuiti in modo casuale durante il periodo di sonno di 8 ore.

Per le vibrazioni ferroviarie utilizzeremo segnali sintetizzati basati su dati misurati, utilizzati in precedenti studi di laboratorio. È necessario utilizzare vibrazioni sintetizzate, piuttosto che segnali registrati, in modo da poter regolare con precisione il carattere acustico dell'esposizione secondo necessità. Le vibrazioni ferroviarie saranno accompagnate da registrazioni ad alta fedeltà del rumore ferroviario delle merci. Questo per massimizzare la validità ecologica delle esposizioni poiché le vibrazioni raramente si verificano senza rumore e per mascherare eventuali suoni meccanici provenienti dai trasduttori di vibrazione.

L’esposizione alle vibrazioni e al rumore rifletterà i livelli realistici di rumore del traffico ferroviario merci che si verificano nelle abitazioni lungo le linee ferroviarie in Svezia. Le ampiezze massime di vibrazione ponderate in Wm nelle tre notti di vibrazione saranno rispettivamente 0,5 mm/s, 0,7 mm/s e 0,9 mm/s. I livelli massimi di pressione sonora dei singoli passaggi ferroviari varieranno tra 47,2 e 49,8 dBLAF,max. La durata dei treni varierà da 11,5 s a 56,9 s. Tutte le ampiezze di vibrazione saranno calibrate sul materasso del letto, sotto un peso di riferimento di 75 kg per simulare il letto occupato. Tutti i livelli di pressione sonora saranno calibrati a 10 cm sopra il cuscino in ciascuna camera da letto prima dello studio, in modo che questi livelli riflettano accuratamente l'esposizione al rumore dei soggetti durante il sonno.

Ogni notte registreremo il sonno fisiologico con la polisonnografia (PSG) e l'attività cardiaca con l'elettrocardiografia (ECG). Ogni mattina di studio, i soggetti forniranno un campione di sangue da 2 ml, completeranno test cognitivi e risponderanno a questionari e lasceranno il SEL per seguire la normale routine diurna. Torneranno al SEL ogni sera alle 20:00 per prepararsi alle misurazioni del sonno. La caffeina sarà vietata dopo le 15:00 e l'alcol sarà sempre vietato. Poiché l'affaticamento uditivo indotto dal suono può essere influenzato dall'esposizione al rumore durante le normali routine dei partecipanti,60 essi indosseranno un dosimetro di rumore durante la settimana dello studio per registrare la loro esposizione al rumore diurna. Poiché un comportamento dietetico estremo e/o variabile può influenzare il profilo metaboloma/lipoproteico, ai partecipanti verrà fornita una guida su come consumare un pasto serale simile ogni giorno dello studio di laboratorio, confermato con un diario alimentare. Il pasto stesso può essere diverso per diversi partecipanti allo studio, poiché lo studio ha un disegno intra-soggetti.

Il sonno verrà registrato con polisonnografia ambulatoriale (PSG) e l'attività cardiaca con elettrocardiografia (ECG) e fotopletismogramma con polso da dito. I dati vengono registrati offline sul registratore del sonno e verranno scaricati e controllati ogni mattina di studio per garantire la qualità dei dati. Oltre alla tradizionale analisi del sonno eseguita dal gruppo di ricerca dell’Università di Göteborg, i dati grezzi del PSG verranno utilizzati per calcolare l’Odds Ratio Project, una nuova metrica della profondità e della stabilità del sonno.

Ogni mattina di studio i soggetti forniranno un campione di sangue da 2 ml per l'analisi metabolomica del plasma. Per garantire dati affidabili, i campioni di sangue verranno prelevati ogni giorno alla stessa ora per mitigare gli effetti circadiani, prima di mangiare o bere qualsiasi cosa tranne l'acqua, e ogni campione verrà gestito nello stesso modo, ovvero centrifugato, aliquotato e conservato in congelatori a -80°C. I soggetti mangeranno lo stesso cibo ogni sera dello studio per mitigare gli effetti della dieta del soggetto sul metaboloma del sangue. Inoltre, un test di tolleranza al glucosio orale di 2 ore (OGTT) verrà eseguito la mattina dopo la notte di controllo silenzioso (cioè dopo la notte di studio 2) e dopo la terza notte di esposizione alle vibrazioni (cioè dopo la notte di studio 5). Misureremo la risposta a un bolo di glucosio da 75 g ai punti temporali 10, 20, 30, 60, 90 e 120 minuti dopo la somministrazione di glucosio.

Ogni mattina, i soggetti completeranno una batteria di test cognitivi computerizzati della durata di circa 20 minuti, che include 10 test in una serie di domini cognitivi (prassi motoria, apprendimento di oggetti visivi, frattale 2-back, corrispondenza astratta, orientamento della linea, riconoscimento delle emozioni, ragionamento a matrice , sostituzione dei simboli delle cifre, rischio analogico del palloncino, vigilanza psicomotoria). I dati cognitivi verranno analizzati per determinare le misure chiave della velocità e dell'accuratezza cognitiva, adattandosi agli effetti della pratica e alla difficoltà del set di stimoli.

I soggetti completeranno una batteria di questionari validati una sola volta per misurare la loro salute generale (SF-36), cronotipo, sensibilità al rumore, qualità del sonno abituale, sensibilità ambientale e fastidio e disturbi del sonno dovuti al rumore. I soggetti risponderanno inoltre a un questionario ogni sera e mattina di studio, comprendente domande sulla sonnolenza (Karolinska Sleepiness Scale), affaticamento uditivo, disturbi del sonno dovuti al rumore e domande convalidate sul sonno e sui disturbi.