Effecten van spoorwegtrillingen op slaap en ziekte (BioVib)

Het experimentele slaaponderzoek heeft als overkoepelend doel het verdiepen van ons begrip van slaapverstoring door spoorwegtrillingen en -geluid en veranderingen in de cardiometabolische en cognitieve functie. Daartoe zal het onderzoek zich richten op het volgende onderzoeksdoel:

Doel 1: Bepalen van de biologische en neurologische gevolgen van slaapverstoring door spoorwegtrillingen. We zullen de slaap van gezonde vrijwilligers meten, en elke ochtend zullen we bloedmonsters afnemen voor metabolomics-analyse van de metabolische functie en een neurocognitieve testreeks afnemen. We zullen effecten op slaap, metabolomics, metabolische functie en cognitieve functie vergelijken tussen rustige nachten en nachten met trillingen en lawaai van het spoorwegverkeer. Dosis-responsrelaties zullen worden bepaald door nachten met verschillende trillingsniveaus te vergelijken.

Dit onderzoek zal plaatsvinden in het Sound Environment Laboratory (SEL) van de afdeling Arbeids- en Milieugeneeskunde van de Universiteit van Göteborg. De SEL is een high-fidelity onderzoekslaboratorium dat is uitgerust om een ​​typisch appartement te simuleren, inclusief drie individueel licht-, geluids- en trillingsgeïsoleerde privéslaapkamers. Aan het plafond gemonteerde luidsprekers in elke kamer en elektrodynamische transducers die aan de onderkant van elk bed zijn gemonteerd, stellen ons in staat een realistische akoestische omgeving te creëren door blootstelling aan geluid en trillingen van de controlekamer afzonderlijk naar elke slaapkamer over te brengen. We hebben eerder aangetoond dat resultaten uit dit laboratorium met een hoge ecologische validiteit vergelijkbaar zijn met resultaten uit het veld.

Deze studie heeft een prospectief cross-over design binnen de proefpersonen. Deelnemers (totaal N=24) brengen ieder vijf aaneengesloten nachten door in de SEL, met slaapgelegenheid tussen 23.00-07.00 uur. Slaap overdag is verboden, wat wordt bevestigd door metingen van de activiteit overdag via polsactigrafiemonitors die tijdens het onderzoek continu worden gedragen. Drie proefpersonen zullen gelijktijdig deelnemen, in aparte slaapkamers. De eerste nacht is een gewenningsperiode aan het onderzoeksprotocol en om vertrouwd te raken met de testprocedures. De tweede nacht zal een rustige toestand zijn zonder geluid of trillingen, om de normale basisslaap, het cardiometabolische profiel en de cognitieve prestaties te bepalen. Studieavonden 3-5 zijn de vibratieavonden en worden willekeurig over de deelnemers verdeeld met behulp van een Latijns vierkant ontwerp om overdrachtseffecten van de eerste orde te voorkomen. Tijdens deze trillingsavonden worden trillingen en geluid van goederenvervoer per spoor in de slaapkamers afgespeeld om de effecten van trillingen en geluid op de slaap, de cardiometabolische functie en de cognitieve prestaties te bepalen. Elke nacht zullen er zesendertig treinen rijden, willekeurig verdeeld over de slaapperiode van acht uur.

Voor spoorwegtrillingen zullen we gesynthetiseerde signalen gebruiken op basis van gemeten gegevens, gebruikt in eerdere laboratoriumstudies. Het is noodzakelijk om gesynthetiseerde trillingen te gebruiken in plaats van opgenomen signalen, zodat we het akoestische karakter van de belichting indien nodig nauwkeurig kunnen aanpassen. Spoorwegtrillingen zullen gepaard gaan met hifi-opnamen van het geluid van goederenvervoer per spoor. Dit is bedoeld om de ecologische validiteit van de blootstellingen te maximaliseren, aangezien trillingen zelden voorkomen zonder geluid, en om eventuele mechanische geluiden van de trillingstransducers te maskeren.

Blootstelling aan trillingen en lawaai zal de realistische geluidsniveaus van goederenvervoer per spoor weerspiegelen die voorkomen in woningen langs spoorlijnen in Zweden. De maximale Wm-gewogen trillingsamplitudes in de drie trillingsnachten zullen respectievelijk 0,5 mm/s, 0,7 mm/s en 0,9 mm/s bedragen. De maximale geluidsdrukniveaus van individuele treinpassages zullen variëren tussen 47,2-49,8 dB LAF,max. Treinen variëren in duur van 11,5 s tot 56,9 s. Alle trillingsamplitudes worden gekalibreerd op de matras van het bed, onder een referentiegewicht van 75 kg, om te simuleren dat het bed bezet is. Voorafgaand aan het onderzoek worden in elke slaapkamer alle geluidsdrukniveaus gekalibreerd op 10 cm boven het kussen, zodat deze niveaus de geluidsblootstelling van de proefpersonen tijdens de slaap nauwkeurig weerspiegelen.

Elke nacht registreren we de fysiologische slaap met polysomnografie (PSG) en de hartactiviteit met elektrocardiografie (ECG). Elke studieochtend zullen de proefpersonen een bloedmonster van 2 ml afnemen, cognitieve tests voltooien en vragenlijsten beantwoorden en de SEL verlaten om hun normale dagelijkse routine te volgen. Zij komen elke avond om 20.00 uur terug naar de SEL om zich voor te bereiden op de slaapmetingen. Cafeïne is na 15.00 uur verboden en alcohol is te allen tijde verboden. Omdat door geluid veroorzaakte auditieve vermoeidheid kan worden beïnvloed door blootstelling aan lawaai tijdens de normale routines van de deelnemers,60 zullen ze tijdens de week van het onderzoek een geluidsdosismeter dragen om hun blootstelling aan lawaai overdag te registreren. Omdat extreem en/of variabel voedingsgedrag het metaboloom/lipoproteïneprofiel kan beïnvloeden, krijgen de deelnemers advies dat ze op elke dag van het laboratoriumonderzoek een soortgelijke avondmaaltijd moeten eten, bevestigd met een voedingsdagboek. De daadwerkelijke maaltijd zelf kan anders zijn. voor verschillende onderzoeksdeelnemers, omdat het onderzoek een binnenproefpersonenontwerp heeft.

De slaap wordt geregistreerd met ambulante polysomnografie (PSG) en de hartactiviteit met elektrocardiografie (ECG) en vingerpulsfotoplethysmogram. Gegevens worden offline vastgelegd op de slaaprecorder en worden elke studieochtend gedownload en gecontroleerd om de gegevenskwaliteit te garanderen. Naast de traditionele slaapanalyse uitgevoerd door de onderzoeksgroep van de Universiteit van Göteborg, zullen ruwe PSG-gegevens worden gebruikt om het Odds Ratio Project te berekenen, een nieuwe maatstaf voor slaapdiepte en -stabiliteit.

Elke onderzoeksochtend zullen de proefpersonen een bloedmonster van 2 ml afgeven voor plasma-metabolomics-analyse. Om betrouwbare gegevens te garanderen, zullen bloedmonsters elke dag op hetzelfde tijdstip worden genomen om circadiane effecten te verminderen, voordat iets anders wordt gegeten of gedronken dan water, en elk monster zal op dezelfde manier worden behandeld, d.w.z. gecentrifugeerd, in hoeveelheden verdeeld en opgeslagen in vriezers van -80 ° C. De proefpersonen zullen elke studieavond hetzelfde voedsel eten om de voedingseffecten van de proefpersoon op het bloedmetaboloom te verminderen. Verder zal er in de ochtenden na de rustige controlenacht (d.w.z. na studienacht 2) en na de derde blootstellingsnacht aan trillingen (d.w.z. na studienacht 5) een 2 uur durende orale glucosetolerantietest (OGTT) worden uitgevoerd. We zullen de respons op een glucosebolus van 75 g meten op tijdstippen 10, 20, 30, 60, 90 en 120 minuten na de glucosetoediening.

Elke ochtend voltooien de proefpersonen een geautomatiseerde cognitieve testreeks die ongeveer 20 minuten duurt en die 10 tests omvat over een reeks cognitieve domeinen (motorische praktijk, leren van visuele objecten, fractal 2-back, abstracte matching, lijnoriëntatie, emotieherkenning, matrixredenering vervanging van cijfersymbolen, analoog ballonrisico, psychomotorische waakzaamheid). Cognitiegegevens zullen worden geanalyseerd om de belangrijkste maatstaven van cognitieve snelheid en nauwkeurigheid te bepalen, waarbij wordt gecorrigeerd voor oefeneffecten en de moeilijkheidsgraad van de stimulusset.

De proefpersonen vullen een reeks eenmalige gevalideerde vragenlijsten in om hun algemene gezondheid (SF-36), chronotype, geluidsgevoeligheid, gebruikelijke slaapkwaliteit, omgevingsgevoeligheid en hinder en slaapverstoring door lawaai te meten. De proefpersonen zullen ook elke studieavond en -ochtend een vragenlijst beantwoorden, met vragen over slaperigheid (Karolinska Sleepiness Scale), auditieve vermoeidheid, slaapverstoring door lawaai, en gevalideerde vragen over slaap en verstoring.