105日間の模擬火星有人探査ミッションにおける夜勤中の注意力、パフォーマンス、気分を改善するための光対策の運用評価 (Mars 105)
有人遠征ミッションの成功は、乗組員が複雑な技術機器を操作しながら警戒を怠らず、高いレベルの認知機能を維持できるかどうかに大きくかかっています。 宇宙飛行中の人間の健康、パフォーマンス、安全性を最適化するには、十分な睡眠と、睡眠のタイミング、内分泌機能、覚醒およびパフォーマンスを調節する概日ペースメーカーと、強制された睡眠覚醒スケジュールのタイミングとの同期が必要です。
105日間のシミュレーション研究の乗組員は、6夜ごとに1回の夜勤が義務付けられる。 このスケジュールでは、特に照明条件が宇宙飛行中に乗組員が経験するものと同様の場合、睡眠不足や概日リズムの乱れが生じる可能性があります。 外部のミッション管制官は 24 時間交代で勤務するため、睡眠不足と概日リズムの乱れの両方が発生します。
夜勤と長時間勤務の両方が注意力、パフォーマンス、気分の低下をもたらすことは、実験室および実地研究で十分に文書化されています。 夜勤は注意力、パフォーマンス、気分に悪影響を与えるだけでなく、短期および長期の重大な健康上の問題を引き起こします。 交替制勤務者、特に通常の睡眠と起床のスケジュールを逆転させる夜勤者は、いくつかの理由で苦しんでいます。 まず、内因性の概日リズムと、課せられた睡眠/仕事スケジュールは通常、位相がずれています。 これは時差ぼけの経験と似ています。 ただし、環境の合図(日の出、日の入り、食事と睡眠のタイミングなど)により、旅行者は新しいタイムゾーンにすぐに適応できますが、105 日間のシミュレーションの乗務員は 1 泊しか滞在しないため、適応することができません。 5 人に 1 人が働いています。 したがって、夜勤をしている場合、食事、仕事、睡眠のタイミングは、概日タイミングシステムの通常の同調位相とずれてしまいます。 不適切な概日周期での食事の摂取は代謝障害をもたらし、シフト勤務者が経験する胃腸および代謝の問題の根底にあると考えられます。 第二に、この概日リズムのずれは、睡眠を妨げる環境障害(騒音、光、他の乗組員など)とは関係なく、またそれらに加えて、(日中の)睡眠期間中の睡眠効率の大幅な低下につながります。 第三に、概日位相のずれと睡眠不足は、それぞれ夜間の注意力の低下とパフォーマンスの低下をもたらします。 これらの悪影響は、勤務の最初の夜に特に深刻であるため、マーズ 105 ミッションの乗組員が 6 日ごとに深夜勤務をする計画では、急性の概日リズムの乱れと急性の睡眠不足に関連するパフォーマンスの低下に繰り返しさらされることになります。
照明対策。 ハーバード大学医学部の私たちのグループは、夜勤労働者の概日リズムの乱れを軽減し、注意力、パフォーマンス、気分を改善するための効果的な光対策を開発し、テストすることに成功しました。 概日リズムの調整に対する最も効果的な対策は、適切なタイミングで十分に強い光を当てることです。 光はまた、注意力、パフォーマンス、気分を大幅に改善します。 ごく最近では、短波長光が概日リズムのリセットと、睡眠ホルモンのメラトニンの先行抑制を介して夜間作業中のパフォーマンスの急激な向上の両方に最も効果的であることが示されたと報告されました。
これらの光対策は、実験室シミュレーション内で生活する個々の被験者でテストされています(対策準備レベル/技術準備レベル 7; 運用宇宙飛行環境をシミュレートする管理された実験室での人間の被験者による評価)。 次の重要なステップは、宇宙飛行の運用シミュレーションで対策を評価することです。これには、高忠実度シミュレーションでの乗組員間の相互作用の研究が含まれます (対策準備レベル/技術準備レベル 8、実証のための実際の運用宇宙飛行における人間の被験者による検証)有効性と運用の実現可能性)。
遠征ミッションの乗組員の健康とパフォーマンスを維持するには、適切な睡眠と概日リズムの調整が不可欠です。 開発された照明対策を、将来の遠征ミッション(火星など)の条件を模倣した忠実度の高い運用環境でテストすることは、対策の準備を確実にし、概日リズムの乱れや睡眠に関連する要因による人間のパフォーマンスエラーのリスクを軽減するために重要です。喪失と疲労。 24 時間シフトで勤務するミッション管制官向けのこの光対策を開発およびテストすることで、将来の長期遠征ミッションの成功がさらに確実になります。
調査の概要
詳細な説明
調査の目的と任務。
この研究の目的は、模擬遠征ミッション中に発生する夜勤中の注意力とパフォーマンスを向上させるための光対策の有効性と運用の実現可能性を検証することです。 私たちは次の具体的な目的に取り組むことを提案します。
具体的な目的 1. 24.65 時間を含むより長期間のシミュレーションでのモニタリングに備えて、105 日間の遠征ミッションの忠実度の高い運用シミュレーションで睡眠と概日神経内分泌リズムをモニタリングする実現可能性を評価する。 火星のソル。
具体的な目的 2. 105 日間の遠征ミッションの忠実度の高い運用シミュレーションで、夜勤勤務に伴う急性の概日リズムの乱れにより、睡眠、覚醒、パフォーマンス、気分が損なわれるという仮説を検証する。
具体的な目的 3. 夜間勤務中にコンソール監視室で短波長の光 (ピーク波長は 485 ~ 525 nm) にさらされた乗組員の注意力、パフォーマンス、気分は、注意力、パフォーマンス、気分よりも大幅に向上するという仮説を検証します。夜勤中に中波長の光(ピーク波長が 545 nm ~ 555 nm のいずれか)または長波長の光(620 nm ~ 690 nm)にさらされたときの同じ乗組員の気分。 私たちは、注意力、パフォーマンス、気分のこれらの改善が松果体ホルモンのメラトニンの抑制に関連しているのではないかと仮説を立てています。 メラトニンレベルは、485 nm ~ 525 nm の短い光にさらされている間、夜勤中最低になると予想されます。中間波長 545 nm ~ 555 nm の光にさらされている間は、夜勤の最初の 4 分の 1 で低値になります。より長い波長の 620 nm ~ 690 nm の光にさらされたときに最も高くなります。 この目的により、コントロール パネル ルーム (モジュール EU-150 内) に照明対策 (ライト タワー、Sunnex Biotechnologies ウィニペグ、カナダ、マニトバ州、ww.Sunnexbiotech.com) を導入する実現可能性を評価して、その影響を評価することが可能になります。 24.65 時間を含む長時間のシミュレーションで照明対策を導入する準備として、覚醒、パフォーマンス、およびその後の睡眠に対する光の波長を測定します。 火星のソル。 被験者は、バランスのとれたラテン方陣設計を使用して、3 つの照明条件にランダムに割り当てられます。
具体的な目的 4. 外部ミッション管制官の注意力、パフォーマンス、気分は、延長された 24 時間勤務シフトの最後の 3 分の 1 では、同じ勤務シフトの最初の 3 分の 1 に比べて損なわれるという仮説を検証します。 私たちは、勤務シフトの 16 時間から 24 時間に関連する急性の完全な睡眠不足と概日リズムの乱れにより、注意力、パフォーマンス、気分が著しく低下すると予想しています。
具体的な目的 5. 長時間の勤務シフトの最後の 3 分の 1 の間に短波長光 (ピーク波長は 485 ~ 525 nm) にさらされた外部ミッション管制官の注意力、パフォーマンス、気分は、通常の勤務時間よりも大幅に向上するという仮説を検証する。長時間にわたる作業の最後の 3 分の 1 の間に、同じ乗組員が中波長の光 (ピーク波長 545 nm ~ 555 nm) または長波長の光 (620 nm ~ 690 nm) にさらされたときの注意力、パフォーマンス、気分シフト。
提案された研究の目的は、運用環境におけるパフォーマンス、睡眠、概日リズムを監視するためのデータ収集方法を検証することを目的とした 5 つの具体的な仮説に取り組むことです。 また、105日間のミッション中、乗組員は6日ごとの夜勤中にコンソール監視室で勤務する必要があるが、その際に急性の概日リズムの乱れが生じた際の注意力、パフォーマンス、気分を改善するために設計された光対策の有効性を評価することも計画している。夜。 これら 5 つの仮説は、次のことを示す予備データの結果に基づいています。(a) 通常の睡眠/覚醒スケジュールを逆転させた夜勤労働者は、睡眠不足、注意力およびパフォーマンスの低下を経験します。 (b) 長時間の 24 時間シフトで働く個人は、特にそのような長時間勤務シフトの 16 時間目から 24 時間目までの間の危険な脆弱ゾーンの間に、睡眠不足、注意力、パフォーマンス、気分の低下を経験します。 (c) より短い波長の光はメラトニンを急激に抑制し、夜間作業中の注意力、パフォーマンス、気分を高めます。 (d) 短波長の可視光は、メラトニンを抑制し、夜間の注意力、パフォーマンス、および気分を高める点で、中間波長または長波長の光よりも効果的です。
研究の種類
入学 (実際)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究場所
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Moscow、ロシア連邦
- Institute of Biomedical Problems in Moscow
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
受講資格のある性別
説明
生物医学問題研究所 (IBMP) は、105 日間の模擬宇宙飛行ミッションの参加者を選出しました。 IBMP によって選ばれた参加者全員がこの研究に参加する資格がありました。
インクルージョン
- 宇宙飛行シミュレーション研究に参加または支援するために生物医学問題研究所によって選ばれた個人は誰でも、研究に参加する資格がありました。
除外
- なし。 宇宙飛行シミュレーション研究に参加または支援するために生物医学問題研究所によって選ばれた個人は誰でも、研究に参加する資格がありました。
研究計画
研究はどのように設計されていますか?
デザインの詳細
- 主な目的:処理
- 割り当て:ランダム化
- 介入モデル:クロスオーバー割り当て
- マスキング:なし(オープンラベル)
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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他の:短波長 (緑色)
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夜勤中は眠気を防ぐために照明を増やします。
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他の:中間波長 (白色、緑色フィルター付き)
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夜勤中は眠気を防ぐために照明を増やします。
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他の:長波長 (赤色)
プラセボ
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夜勤中は眠気を防ぐために照明を増やします。
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この研究は何を測定していますか?
主要な結果の測定
結果測定 |
時間枠 |
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さまざまな認知タスク(精神運動覚醒タスク、数字記号置換タスクなど)のパフォーマンス
時間枠:105日間の隔離期間中
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105日間の隔離期間中
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睡眠、アクティグラフィーで測定
時間枠:105日間の隔離期間中
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105日間の隔離期間中
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サーカディアンフェーズ
時間枠:105日間の隔離期間中
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105日間の隔離期間中
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主観的な覚醒度
時間枠:105日間の隔離期間中
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105日間の隔離期間中
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協力者と研究者
協力者
捜査官
- 主任研究者:Charles A Czeisler, Ph.D., M.D.、Brigham and Women's Hospital, Harvard Medical School
出版物と役立つリンク
一般刊行物
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研究記録日
主要日程の研究
研究開始
一次修了 (実際)
研究の完了 (実際)
試験登録日
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学習記録の更新
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QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
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