De effecten van een interventie met blauw monochromatisch licht op de slaap en circadiane ritmes van personen van het avondtype

Achtergrond:

Ochtend/avond is een fenomeen dat de neiging weerspiegelt om een ​​"vroege ochtendvogel" of een "late nachtuil" te zijn en is dus een bron van interindividuele variatie in timing van slaap en ander gedrag. Individuen van het avond- en ochtendtype vertonen verschillen die intern voortkomen uit de circadiane fase van hun endogene biologische klok. Van een bepaalde groep individuen die ochtendtype-individuen worden genoemd, blijkt consequent dat ze 's ochtends beter presteren, terwijl avondtype-individuen alerter lijken te zijn en' s avonds beter presteren. Individuen van het ochtendtype hebben vroeger bed- en opstatijden dan avondtypes, terwijl van avondtypes bekend is dat ze significant later naar bed gaan en opstaan ​​in vergelijking met ochtendtype-individuen. Bovendien is bekend dat adolescenten van het avondtype slechtere academische en intellectuele prestaties vertonen tijdens hun niet-geprefereerde, d.w.z. vroege uren van de dag.

Circadiane ritmes staan ​​bekend als biologische processen die endogene, meesleepbare oscillaties vertonen in een periode van ongeveer 24 uur. Het is gebleken dat deze ritmes worden gecontroleerd door de circadiane pacemaker, die zich in de suprachiasmatische kernen (SCN) van de hypothalamus bevindt. Deze 24-uurs ritmes manifesteren zich op een waarneembare manier binnen tal van fysiologische maten, zoals de slaap-waakcyclus, de kerntemperatuur van het lichaam en de uitscheiding van hormonen zoals melatonine. De kerntemperatuur van het lichaam daalt gedurende de nacht en bereikt zijn laagste punt (nadir) in de vroege ochtend, waarna deze weer begint te stijgen. De secretie van melatonine volgt een curve die bijna omgekeerd is in vergelijking met het ritme van de lichaamstemperatuur, en is gevoelig voor blootstelling aan licht, wat de secretie van melatonine remt. Melatonine in plasma, speeksel of urine wordt beschouwd als een objectieve marker van circadiane ritmen, waarvan het begin van melatonine bij weinig licht (tijdstip waarop melatonine 4 pg/ml in speeksel bereikt) de meest gebruikte parameter is.

Het is bekend dat slaap het gemakkelijkst op gang komt wanneer de kerntemperatuur van het lichaam daalt en het melatoninegehalte stijgt. Het is ook bekend dat het het gemakkelijkst kan worden gestart in een tijdsbestek van zes uur voor het dieptepunt tot een paar uur na het dieptepunt van de kernlichaamstemperatuur.

Personen van het avondtype ervaren verhoogde slaperigheid en slechtere prestaties tijdens de vroege ochtenduren, omdat er een mismatch is tussen hun circadiane ritmes en hun vereiste om op zulke vroege uren wakker te zijn. Het is bekend dat slaperigheid ernstige gevolgen heeft voor de prestaties.

Zoals vermeld, zijn de SCN-outputs echter meesleepbaar en is licht de sterkste tijdgever voor de circadiane pacemakers van individuen. De timing van blootstelling aan licht heeft dus het potentieel om iemands circadiane ritme te versnellen of te vertragen. Blootstelling aan licht in de uren vóór het dieptepunt, tijdens de avond, zal ertoe leiden dat mensen hun circadiane ritme vertragen. Aan de andere kant heeft blootstelling aan licht in de uren na het dieptepunt, tijdens de ochtenduren, het potentieel om de circadiane ritmes van individuen te faseren. Licht kan de circadiane fase verschuiven, maar dit effect is afhankelijk van de timing van het licht, de duur van de blootstelling aan licht en de intensiteit van het licht, waarbij is aangetoond dat hogere intensiteiten gepaard gaan met grotere effecten. Een andere eigenschap van licht betreft de golflengten die het uitzendt, waarbij is aangetoond dat blauw licht aanzienlijk sterkere faseverschuivingseffecten produceert dan licht met andere golflengten van het zichtbare spectrum. De effecten van blauw licht op het circadiane systeem worden toegeschreven aan een fotogevoelige celpopulatie in het netvlies die het fotopigment melanopsine bevat, dat zeer gevoelig is voor blauw licht. Deze cellen sturen signalen rechtstreeks naar de SCN en vormen ook verbindingen met gebieden die verband houden met waakzaamheid, zoals het striatum en de hersenstam. Aangetoond is dat de gevoeligheid voor melanopsine het hoogst is in een blauw lichtbereik rond 460 nm.

Voor zover wij weten, is er geen onderzoek uitgevoerd om de effecten te testen van een blauw monochromatische lichtinterventie toegediend via standaard kamerverlichting op fasevoortgang van de circadiane ritmes van avondtype-individuen. Bijgevolg is ons doel om te beoordelen of blauw licht in vergelijking met standaard wit licht, toegediend via standaardkamerverlichting, de slaap en het circadiane ritme van personen van het avondtype kan veranderen, waardoor een fasevervroeging ontstaat.

Hypothese:

Drie opeenvolgende ochtenden van één uur blootstelling aan monochromatisch licht (40 lx, instraling = 88,79 µW/cm2) met piekgolflengte van 455 nm (blauw licht) zal, vergeleken met volledig spectrum licht (2500 Kelvin) met gelijke fotonflux als de blauw licht: a) leiden tot een fasevooruitgang van het circadiane ritme van avondtype-individuen; b) toename van de waakfunctie beoordeeld met subjectieve en objectieve metingen in de ochtend; en c) de deelnemers zelfgerapporteerde slaperigheid in de ochtend verminderen, d) de latentie van het inslapen verminderen en e) de tijd voor het inslapen verlengen.

We zullen de lichtintensiteit aanpassen om ervoor te zorgen dat de fotonenergie in beide omstandigheden hetzelfde is.

methoden

Voorbeeld en procedure:

Ons doel is om een ​​steekproef van minimaal 34 deelnemers van de Universiteit van Bergen te rekruteren. Inclusiecriteria scoren onder de 42 op de Horne-Östberg Morningness-Eveningness Questionnaire, aangezien dit gematigde en zeker avondtypes categoriseert. Deelnemers worden uitgesloten als er een positief geval wordt aangegeven op de Mood Disorder Questionnaire (MDQ), die de aanwezigheid of geschiedenis van een bipolaire stoornis aangeeft. Ook deelnemers worden uitgesloten als zij de afgelopen drie maanden nachtdiensten hebben gedraaid. De deelnemers worden blootgesteld aan de blauwlichtinterventie in een gerandomiseerde, geblindeerde, gecontroleerde studie. De deelnemers worden beoordeeld met subjectieve en objectieve slaapmetingen gedurende 3 dagen (dinsdag - donderdag) een week vóór de driedaagse blauwlichtinterventie. Ze zullen ook worden beoordeeld met dezelfde subjectieve en objectieve maatregelen tijdens de driedaagse interventieperiode. Meer precies, slaap zal worden beoordeeld door middel van actigrafie en slaapdagboek. Een dag voor de ingreep en een dag na de ingreep wordt het circadiane ritme gemeten door middel van speekselmonsters om de aanvang van melatonine bij weinig licht te schatten. Flexibiliteit zal ook vóór interventie worden gemeten via de Circadian Type Inventory. De waakfunctie wordt beoordeeld op de dagen dat de interventie wordt gegeven met de Karolinska Sleepiness Scale en Psychomotor Vigilance Task.

Instrumenten/maatregelen:

Circadian Type Inventory: een instrument met twee factoren. Individuen die hoog scoren op de eerste dimensie (Flexibel/Rigide) zijn flexibeler in hun vermogen om wakker te blijven op vreemde tijden van de dag of nacht. Degenen die hoog scoren op de tweede factor (loom/krachtig) hebben de neiging om problemen te melden bij het overwinnen van slaperigheid, vooral 's morgens. CTI wordt vóór de lichte interventie aan de deelnemers uitgedeeld.

München ChronoType-vragenlijst: een handig hulpmiddel voor het bepalen van het chronotype op basis van slaapgedrag, zoals bed- en opstatijden, kloktijd wanneer men volledig wakker wordt, naast enkele andere punten (bijv. Slaaplatentie). MCTQ wordt vóór de lichtinterventie aan de deelnemers uitgedeeld.

De Horne-Östberg Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ): een test die veel wordt gebruikt om ochtend-avond te beoordelen. MEQ zal worden uitgedeeld aan deelnemers voor screeningdoeleinden.

Mood Disorder Questionnaire (MDQ): MDQ is een gevalideerd zelfrapportage-instrument dat screent op de aanwezigheid van een levenslange geschiedenis van een bipolaire stoornis. Het bevat 13 ja/nee-items over onderwerpen als stemming, zelfvertrouwen, energie, gezelligheid, interesse in seks, spraakzaamheid, afleidbaarheid en ander gedrag. Daarnaast zijn er twee vragen die beoordelen of de symptomen ooit gelijktijdig voorkwamen en in welke mate de symptomen functionele beperkingen veroorzaakten. Een positief geval houdt in dat 7 of meer van de 13 symptomen worden onderschreven, dat het item gelijktijdig voorkomt en dat er sprake is van een matige of ernstige mate van functionele beperking. De MDQ wordt bij baseline alleen afgenomen voor screeningsdoeleinden.

Actigrafie: Versnellingsmeters en klokken die om de pols worden gedragen, worden tijdens dezelfde periode als het slaapdagboek gedragen. Gegevens kunnen worden omgezet in objectieve slaapparameters. Dit horloge wordt de week voor de interventie drie dagen gedragen, in de nacht voor woensdag, donderdag en vrijdag. Het zal ook gedragen worden in de interventieweek op de drie interventiedagen, de nacht voor woensdag, donderdag en vrijdag.

Slaapdagboek: dagelijkse subjectieve schattingen van bedtijd, opstaan, slaaplatentie, aantal keren wakker worden, wakker worden na het inslapen, laatste ontwaken, opstaan, totale slaaptijd, slaapefficiëntie, slaapkwaliteit en functioneren overdag.

De vragenlijst wordt de week voor de interventie gedurende drie dagen aan de deelnemers uitgedeeld, op de avond voor woensdag, donderdag en vrijdag. Het wordt ook gegeven in de interventieweek op de drie interventiedagen, de avond voor woensdag, donderdag en vrijdag. Twee van de vragen worden ingevuld voordat de deelnemers naar bed gaan, en de rest wordt ingevuld als ze 's ochtends wakker worden.

Dim light melatonin onset (DLMO): DLMO wordt beoordeeld door elk uur 's avonds speekselmonsters te verzamelen, beginnend vanaf 19.00 uur tot een uur na normale bedtijd. DLMO-stalen worden één dag voor de interventie en de dag na de interventieperiode afgenomen. Speekselverzameling en -analyses zullen procedures volgen die eerder door onze onderzoeksgroep werden gebruikt. Een blauwlichtblokkerende bril wordt gedragen (vanaf een uur voor het eerste monster) om onderdrukking van de melatonine tijdens de speekselafname te voorkomen. DLMO zal worden geanalyseerd met enzym-linked immunosorbent assay (ELISA) (direct speeksel melatonine van Bühlmann Laboratories, Schöonenbuch, Zwitserland). De analytische gevoeligheid van deze kit is 0,5 pg/ml en de functionele gevoeligheid is 1,6-20,5 pg/ml, met een interassay variatiecoëfficiënt van

Karolinska Sleepiness Scale (KSS): KSS bestaat uit een enkel item dat slaperigheid in de toestand beoordeelt op een schaal van 1 tot 9. Dit instrument wordt op de dagen van de lichtinterventie in het laboratorium meegegeven. Het zal in totaal zes keer per deelnemer worden gegeven, twee keer op elke interventiedag, de eerste keer onmiddellijk wanneer de deelnemers naar het laboratorium komen om de interventie te ontvangen, en de tweede nadat ze een uur licht hebben gekregen, voordat ze het ziekenhuis verlaten. laboratorium.

Psychomotor Vigilance Task (PVT): een reactietijdtest van 10 minuten die een zekere mate van aanhoudende aandacht biedt, wordt door de deelnemers uitgevoerd tijdens blootstelling aan licht in het laboratorium. De deelnemer reageert simpelweg op prikkels die op een display worden gegeven door zo snel mogelijk op een knop te drukken. PVT is bijzonder gevoelig voor slaapverlies en vermoeidheid. PVT wordt aan de deelnemers gegeven op de drie dagen van lichte interventie.

Statistische analyse/machtsanalyse:

Een 2 (Tijd; pre versus post) x 2 (Groep; blauw versus volledig spectrum licht) ANOVA zal worden gebruikt voor het analyseren van de resultaten. Vermogensanalyse is uitgevoerd met G*Power, versie 3.17. De effectgrootte instellen op gemiddeld (d=0,50), vermogen tot .80, alfa tot .05, r tussen herhaalde metingen tot 0,50, laat zien dat er 34 deelnemers nodig zijn om een ​​significante Tijd x Groep-interactie te detecteren.