Effekter av jernbanevibrasjoner på søvn og sykdommer (BioVib)

Den eksperimentelle søvnstudien har som overordnet mål å utdype vår forståelse av søvnforstyrrelser ved jernbanevibrasjoner og støy og endringer i kardiometabolsk og kognitiv funksjon. For dette formål vil studien ta for seg følgende studiemål:

Mål 1: Bestem de biologiske og nevroatferdsmessige konsekvensene av søvnforstyrrelser ved jernbanevibrasjoner. Vi vil måle søvnen til friske frivillige, og hver morgen vil vi innhente blodprøver for metabolomikk metabolsk funksjonsanalyse og administrere et nevrokognitivt testbatteri. Vi vil sammenligne effekter på søvn, metabolomikk, metabolsk funksjon og kognitiv funksjon mellom rolige netter og netter med jernbanetrafikk vibrasjoner og støy. Dose-respons forhold vil bli bestemt ved å sammenligne netter med forskjellige nivåer av vibrasjon.

Denne studien vil finne sted i lydmiljølaboratoriet (SEL) ved Gøteborgs universitet Institutt for arbeids- og miljømedisin. SEL er et high fidelity forskningslaboratorium utstyrt for å simulere en typisk leilighet, inkludert tre individuelt lys-, lyd- og vibrasjonsisolerte private soverom. Takmonterte høyttalere i hvert rom og elektrodynamiske svingere montert på undersiden av hver seng lar oss skape et realistisk akustisk miljø ved å overføre lyd- og vibrasjonseksponering fra kontrollrommet til hvert soverom individuelt. Vi har tidligere vist at resultater fra denne laboratoriet med høy økologisk validitet er sammenlignbare med resultater fra felt.

Denne studien har et prospektivt innen-fag cross-over design. Deltakerne (totalt N=24) vil hver tilbringe fem netter på rad i SEL, med mulighet for søvn mellom 23:00-07:00. Søvn på dagtid vil være forbudt, bekreftet med mål for aktivitet på dagtid via håndleddsaktigrafimonitorer som bæres kontinuerlig gjennom hele studien. Tre fag vil delta samtidig, i separate soverom. Den første natten er en tilvenningsperiode til studieprotokollen og for å bli kjent med testprosedyrene. Den andre natten vil være en rolig tilstand uten støy eller vibrasjoner, for å bestemme normal baseline søvn, kardiometabolsk profil og kognitiv ytelse. Studiekveldene 3-5 er vibrasjonsnettene og vil bli tilfeldig tildelt på tvers av deltakerne ved å bruke en latinsk kvadratisk design for å unngå førsteordens overføringseffekter. I disse vibrasjonsnettene vil vibrasjon og støy fra jernbanegods spilles inn på soverommene for å bestemme effekten av vibrasjon og støy på søvn, kardiometabolsk funksjon og kognitiv ytelse. Trettiseks tog vil kjøre hver natt, tilfeldig fordelt over den 8-timers søvnperioden.

For jernbanevibrasjoner vil vi bruke syntetiserte signaler basert på målte data, brukt i tidligere laboratoriestudier. Det er nødvendig å bruke syntetisert vibrasjon, i stedet for registrerte signaler, slik at vi nøyaktig kan justere den akustiske karakteren til eksponeringen etter behov. Jernbanevibrasjoner vil bli ledsaget av high fidelity-opptak av jernbanegodsstøy. Dette er for å maksimere den økologiske gyldigheten av eksponeringene siden vibrasjon sjelden forekommer uten støy, og for å maskere eventuelle mekaniske lyder fra vibrasjonstransduserne.

Vibrasjons- og støyeksponeringer vil reflektere realistiske støynivåer for jernbanegodstrafikk som oppstår i boliger langs jernbanelinjene i Sverige. De maksimale Wm-veide vibrasjonsamplitudene i de tre vibrasjonsnettene vil være henholdsvis 0,5 mm/s, 0,7 mm/s og 0,9 mm/s. Maksimale lydtrykknivåer for individuelle togpassasjer vil variere mellom 47,2-49,8 dB LAF,maks. Togene vil variere fra 11,5 s til 56,9 s i varighet. Alle vibrasjonsamplituder vil bli kalibrert på sengens madrass, under en referansevekt på 75 kg for å simulere sengen som er opptatt. Alle lydtrykknivåer vil bli kalibrert til 10 cm over puten på hvert soverom før studien, slik at disse nivåene nøyaktig gjenspeiler støyeksponeringen til forsøkspersonene under søvn.

Hver natt vil vi registrere fysiologisk søvn med polysomnografi (PSG) og hjerteaktivitet med elektrokardiografi (EKG). Hver studiemorgen vil forsøkspersonene gi en 2 ml blodprøve, fullføre kognitiv testing og svare på spørreskjemaer og vil forlate SEL for å følge sin normale dagtid. De vil returnere til SEL kl. 20.00 hver kveld for å forberede seg til søvnmålinger. Koffein vil være forbudt etter kl. 15.00 og alkohol vil være forbudt til enhver tid. Fordi lydindusert hørselstretthet kan bli påvirket av støyeksponering under deltakernes normale rutiner,60 vil de bruke et støydosimeter i løpet av studien for å registrere støyeksponeringen på dagtid. Fordi ekstrem og/eller variabel diettatferd kan påvirke metabolom/lipoprotein-profilen, vil deltakerne få veiledning om at de bør spise et lignende kveldsmåltid på hver dag av laboratoriestudien, bekreftet med en matdagbok. Selve måltidet i seg selv kan være annerledes for ulike studiedeltakere, fordi studien har et innenfor fagdesign.

Søvn vil bli registrert med ambulatorisk polysomnografi (PSG) og hjerteaktivitet med elektrokardiografi (EKG) og fingerpulsfotopletysmogram. Data registreres offline på søvnopptakeren, og vil bli lastet ned og sjekket hver studiemorgen for å sikre datakvaliteten. I tillegg til tradisjonell søvnanalyse utført av forskningsgruppen ved Universitetet i Gøteborg, vil rå PSG-data bli brukt til å beregne Odds Ratio Project, en ny metrikk for søvndybde og stabilitet.

Hver morgen vil forsøkspersonene gi en 2 ml blodprøve for plasmametabolomikkanalyse. For å sikre pålitelige data vil blodprøver bli tatt på samme tid hver dag for å dempe døgneffekter, før du spiser eller drikker noe unntatt vann, og hver prøve vil bli håndtert på samme måte, dvs. sentrifugert, alikvotert og lagret i -80C frysere. Forsøkspersonene vil spise den samme maten hver studiekveld for å dempe kostholdseffektene innen faget på blodmetabolomet. Videre vil en 2-timers oral glukosetoleransetest (OGTT) bli utført om morgenen etter den rolige kontrollnatten (dvs. etter studiekveld 2) og etter den tredje vibrasjonseksponeringsnatten (dvs. etter studiekveld 5). Vi vil måle respons på en 75 g glukosebolus på tidspunktene 10, 20, 30, 60, 90 og 120 minutter etter glukoseadministrasjonen.

Hver morgen vil forsøkspersonene fullføre et datastyrt kognitivt testbatteri som tar omtrent 20 minutter, som inkluderer 10 tester på tvers av en rekke kognitive domener (motorisk praksis, visuell objektlæring, fraktal 2-rygg, abstrakt matching, linjeorientering, følelsesgjenkjenning, matriseresonnering , erstatning av siffersymboler, analog ballongrisiko, psykomotorisk årvåkenhet). Kognisjonsdata vil bli analysert for å bestemme nøkkelmål for kognitiv hastighet og nøyaktighet, justering for praksiseffekter og vanskelighetsgraden til stimulussettet.

Forsøkspersonene vil fylle ut et batteri med engangsvaliderte spørreskjemaer for å måle deres generelle helse (SF-36), kronotype, støyfølsomhet, vanlig søvnkvalitet, miljøfølsomhet og irritasjon og søvnforstyrrelser av støy. Forsøkspersonene vil også svare på et spørreskjema hver studiekveld og morgen, som involverer spørsmål om søvnighet (Karolinska Sleepiness Scale), auditiv tretthet, søvnforstyrrelser på grunn av støy og validerte spørsmål om søvn og forstyrrelse.