Effektene av en blått monokromatisk lysintervensjon på kveldslignende individers søvn og døgnrytme

Bakgrunn:

Morgen/kveld er et fenomen som reflekterer tendensen til å være en "tidlig morgenfugl" eller en "sen nattugle" og er dermed en kilde til inter-individuell variasjon i tidspunkt for søvn og annen atferd. Individer av kvelds- og morgentype viser forskjeller som kommer internt angående døgnfasen av deres endogene biologiske klokke. En viss gruppe individer referert til som morgentype individer har konsekvent vist seg å prestere bedre om morgenen, mens kveldstype individer ser ut til å være mer våkne og prestere bedre om kvelden. Morgentype individer har tidligere senge- og stigetider enn kveldstyper, mens kveldsindivider har vært kjent for å rapportere signifikant senere senge- og ståtider sammenlignet med morgentype individer. I tillegg har det vært kjent at ungdom av kveldstypen viser dårligere akademiske og intellektuelle prestasjoner i løpet av deres ikke-foretrukne, dvs. tidlige timer på dagen.

Cirkadiske rytmer er kjent som biologiske prosesser som viser endogene, medførbare svingninger i løpet av ca. 24 timer. Disse rytmene har vist seg å være kontrollert av den circadian pacemakeren, som er lokalisert i de suprachiasmatiske kjernene (SCN) i hypothalamus. Disse 24-timers rytmene manifesterer seg på en observerbar måte innenfor en rekke fysiologiske mål, som søvn-våkne-syklusen, kjernekroppstemperaturen og utskillelsen av hormoner som melatonin. Kjernekroppstemperaturen faller i løpet av natten og når sitt laveste punkt (nadir) tidlig om morgenen, hvoretter den begynner å stige igjen. Melatoninsekresjon følger en kurve som er nesten invers sammenlignet med kjernekroppstemperaturrytmen, og er følsom for lyseksponering som hemmer melatoninsekresjonen. Melatonin enten i plasma, spytt eller urin regnes som en objektiv markør for døgnrytmer, hvorav den svake lette melatonin-debuten (tidspunktet når melatonin når 4 pg/ml i spytt) er den mest brukte parameteren.

Søvn er kjent for å bli lettest igangsatt når kjernekroppstemperaturen faller og når melatoninnivået øker. Det er også kjent for å være enklest initiert i en tidsramme på seks timer før nadir til et par timer etter nadir for kjernekroppstemperaturen.

Individer av kveldstypen opplever økt søvnighet og dårligere prestasjoner i de tidlige morgentimer, da det er et misforhold mellom døgnrytmen deres og kravet om å være våken på så tidlige timer. Søvnighet er kjent for å ha alvorlige implikasjoner for ytelse.

Men som nevnt er SCN-utgangene medførbare og lys er den sterkeste tidsgiveren for enkeltpersoners døgnrytmepacemakere. Tidspunktet for lyseksponering har således potensial til å enten fasefremme eller faseforsinke ens døgnrytme. Eksponering for lys i timene før nadir, i løpet av kvelden, vil føre til at individer forsinker døgnrytmen. På den andre siden har eksponering for lys i timene etter nadir, i løpet av morgentimene, potensial til å fasefremme individers døgnrytme. Lys kan forskyve døgnfasen, men denne effekten er avhengig av tidspunktet for lys, varigheten av lyseksponeringen og lysintensiteten der høyere intensiteter har vist seg å være assosiert med større effekter. En annen egenskap ved lys angår bølgelengdene det sender ut, hvor blått lys har vist seg å gi betydelig sterkere faseskiftende effekter enn lys med andre bølgelengder i det synlige spekteret. Effektene av blått lys på døgnsystemet har blitt tilskrevet en fotoresponsiv cellepopulasjon i netthinnen som inneholder fotopigmentet melanopsin, som er svært følsomt for blått lys. Disse cellene sender signaler direkte til SCN, og danner også forbindelser til områder assosiert med våkenhet som striatum og hjernestammen. Følsomheten for melanopsin har vist seg å være høyest i et blått lysområde rundt 460 nm.

Så vidt vi vet, har ingen studie blitt utført for å teste effekten av en blått monokromatisk lysintervensjon administrert via standard romlyn på fasefremgang av døgnrytmene til individer av kveldstype. Følgelig er målet vårt å vurdere om blått lys sammenlignet med standard hvitt lys, administrert via standard romlyn, kan endre søvnen og døgnrytmen til individer av kveldstype, og forårsake fasefremgang.

Hypotese:

Tre påfølgende morgener med én times eksponering for monokromatisk lys (40 lx, irradians = 88,79 µW/cm2) med toppbølgelengde på 455 nm (blått lys) vil sammenlignet med fullspekterlys (2500 Kelvin) med lik fotonfluks som blått lys: a) føre til en fasefremgang av døgnrytmen til individer av kveldstype; b) øke våkenfunksjonen vurdert med subjektive og objektive mål om morgenen; og c) redusere deltakernes selvrapporterte søvnighet om morgenen, d) redusere ventetiden for innsettende søvn og e) fremskynde innsettende tid.

Vi vil justere lysintensiteten for å sikre at fotonenergien er den samme på tvers av de to forholdene.

Metoder

Prøve og fremgangsmåte:

Vårt mål er å rekruttere et utvalg på minimum 34 deltakere fra Universitetet i Bergen. Inklusjonskriteriene skårer under 42 på Horne-Östberg Morningness-Eveningness Questionnaire, da dette kategoriserer moderate og definitivt kveldstyper. Deltakere vil bli ekskludert hvis et positivt tilfelle er indikert på Mood Disorder Questionnaire (MDQ), som indikerer tilstedeværelse eller historie med bipolar lidelse. Deltakere vil også bli ekskludert dersom de har jobbet nattskift i løpet av de siste tre månedene. Deltakerne vil bli eksponert for blålysintervensjonen i en randomisert, blindet, kontrollert studie. Deltakerne vil bli vurdert med subjektive og objektive mål på søvn i 3 dager (tirsdag – torsdag) i uken før tredagers blålysintervensjon. De vil også bli vurdert med de samme subjektive og objektive målene i løpet av den tre dager lange intervensjonsperioden. Mer presist vil søvn bli vurdert ved aktigrafi og søvndagbok. En dag før intervensjonen og en dag etter intervensjonen vil døgnrytmen bli målt ved spyttprøver for estimering av svakt lys melatonin debut. Fleksibilitet vil også bli målt før intervensjon gjennom Circadian Type Inventory. Våknefunksjon vil bli vurdert de dagene intervensjonen gis med Karolinska Sleepiness Scale og Psychomotor Vigilance Task.

Instrumenter/tiltak:

Circadian Type Inventory: et instrument med to faktorer. Individer som skårer høyt på den første dimensjonen (fleksibel/stiv) er mer fleksible i sin evne til å holde seg våken på rare tider på dagen eller natten. De som skårer høyt på den andre faktoren (Languid/Vigorous) har en tendens til å rapportere problemer med å overvinne døsighet, spesielt om morgenen. CTI vil bli delt ut til deltakerne før den lette intervensjonen.

Munich ChronoType Questionnaire: et nyttig verktøy for å bestemme kronotype basert på søvnatferd, som senge- og stigetider, klokketid når man blir helt våken, i tillegg til noen andre punkter (f.eks. søvnlatens). MCTQ vil bli delt ut til deltakerne før den lette intervensjonen.

Horne-Östberg Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ): en test som har blitt mye brukt for å vurdere morgen-kveld. MEQ vil bli delt ut til deltakerne for screeningformål.

Mood Disorder Questionnaire (MDQ): MDQ er et validert selvrapporteringsinstrument som screener for tilstedeværelsen av en livshistorie med bipolar lidelse. Den inneholder 13 ja/nei-elementer som dekker emner som humør, selvtillit, energi, omgjengelighet, interesse for sex, snakkesalighet, distraherbarhet og annen atferd. Det er i tillegg to spørsmål som vurderer om symptomene noen gang har oppstått samtidig og i hvilken grad symptomene forårsaket funksjonsnedsettelse. Et positivt tilfelle innebærer godkjenning av 7 eller flere av de 13 symptomene, godkjenning av biforekomstposten og rapportering av moderat eller alvorlig grad av funksjonsnedsettelse. MDQ vil kun bli administrert for screeningformål ved baseline.

Aktigrafi: Akselerometre og klokker som bæres på håndleddet som skal brukes i samme periode som søvndagboken. Data kan konverteres til objektive søvnparametere. Denne klokken vil bli brukt uken før intervensjon i tre dager, natt til onsdag, torsdag og fredag. Den vil også bli brukt i intervensjonsuka på de tre intervensjonsdagene, natt til onsdag, torsdag og fredag.

Søvndagbok: Daglige subjektive estimater av sengetid, stigetid, søvnlatens, antall oppvåkninger, våknetid etter innsett søvn, endelig oppvåkningstid, stigetid, total søvntid, søvneffektivitet, søvnkvalitet og funksjon på dagtid.

Spørreskjemaet vil bli delt ut til deltakerne uken før intervensjon i tre dager, natt til onsdag, torsdag og fredag. Det vil også bli gitt i tiltaksuka på de tre tiltaksdagene, natt til onsdag, torsdag og fredag. To av spørsmålene fylles ut før deltakerne legger seg, og resten fylles når de våkner om morgenen.

Svak lys melatonin-debut (DLMO): DLMO vil bli vurdert ved å samle spyttprøver hver time om kvelden, fra kl. 19.00 til én time etter normal leggetid. DLMO-prøver vil bli tatt én dag før intervensjonen og dagen etter intervensjonsperioden. Spyttinnsamling og analyser vil følge prosedyrer som tidligere ble brukt av vår forskningsgruppe. Blålysblokkerende briller vil bli brukt (fra en time før den første prøven) for å forhindre melatoninundertrykkelse under spyttprøvetaking. DLMO vil bli analysert med enzym-linked immunosorbent assay (ELISA) (direkte spyttmelatonin fra Bühlmann Laboratories, Schöonenbuch, Sveits). Den analytiske sensitiviteten til dette settet er 0,5 pg/ml og funksjonell sensitivitet er 1,6-20,5 pg/ml, med en interassay-variasjonskoeffisient på

Karolinska Sleepiness Scale (KSS): KSS består av et enkelt element som vurderer tilstanden søvnighet på en skala fra 1 til 9. Dette instrumentet vil bli gitt i laboratoriet på dagene for lysintervensjonen. Det gis totalt seks ganger per deltaker, to ganger på hver intervensjonsdag, den første umiddelbart når deltakerne kommer til laboratoriet for å motta intervensjonen, og den andre etter at de har fått en times lys, før de forlater laboratoriet. laboratorium.

Psychomotor Vigilance Task (PVT): en 10-minutters reaksjonstidstest som gir et mål på vedvarende oppmerksomhet vil bli fullført av deltakerne under lyseksponering i laboratoriet. Deltakeren reagerer ganske enkelt på stimuli gitt på et display ved å trykke på en knapp så snart som mulig. PVT er spesielt følsom for søvntap og tretthet. PVT vil bli gitt til deltakerne på de tre dagene med lysintervensjon.

Statistisk analyse/kraftanalyse:

En 2 (Tid; før vs post) x 2 (Gruppe; blått vs. fullspektret lys) ANOVA vil bli brukt for å analysere resultatene. Effektanalyse ble utført med G*Power, versjon 3.17. Sette effektstørrelsen til medium (d=0,50), strøm til 0,80, alfa til 0,05, r mellom gjentatte tiltak til 0,50, viser at 34 deltakere vil være nødvendig for å oppdage en betydelig Tid x Gruppe-interaksjon.