Wpływ wibracji kolei na sen i choroby (BioVib)

Nadrzędnym celem eksperymentalnego badania snu jest pogłębienie wiedzy na temat zakłóceń snu powodowanych przez wibracje i hałas kolei, a także zmiany w funkcjach kardiometabolicznych i poznawczych. W tym celu badanie będzie realizowało następujący cel badania:

Cel 1: Określenie biologicznych i neurobehawioralnych konsekwencji zakłócania snu przez wibracje kolei. Zmierzymy sen zdrowych ochotników, a każdego ranka będziemy pobierać próbki krwi do metabolomicznej analizy funkcji metabolicznych i podawać baterię testów neurokognitywnych. Porównamy wpływ na sen, metabolizm, funkcje metaboliczne i funkcje poznawcze pomiędzy spokojnymi nocami i nocami z wibracjami i hałasem ruchu kolejowego. Zależność dawka-odpowiedź zostanie określona poprzez porównanie nocy o różnych poziomach wibracji.

Badanie to odbędzie się w laboratorium środowiska dźwiękowego (SEL) na Wydziale Medycyny Pracy i Środowiska Uniwersytetu w Göteborgu. SEL to laboratorium badawcze o wysokiej wierności, wyposażone do symulacji typowego mieszkania, obejmujące trzy prywatne sypialnie izolowane od światła, dźwięku i wibracji. Głośniki montowane na suficie w każdym pokoju oraz przetworniki elektrodynamiczne montowane pod spodem każdego łóżka pozwalają nam stworzyć realistyczne środowisko akustyczne, przesyłając ekspozycję na dźwięk i wibracje ze sterowni do każdej sypialni indywidualnie. Pokazaliśmy wcześniej, że wyniki tego laboratorium o wysokiej wartości ekologicznej są porównywalne z wynikami w terenie.

Badanie to ma prospektywny, krzyżowy charakter wewnątrzobiektowy. Uczestnicy (łącznie N=24) spędzą pięć kolejnych nocy w SEL, z możliwością spania w godzinach 23:00–07:00. Sen w ciągu dnia będzie zabroniony, co zostanie potwierdzone pomiarami dziennej aktywności za pomocą nadgarstkowych monitorów aktygraficznych noszonych nieprzerwanie przez cały okres badania. Jednocześnie, w oddzielnych sypialniach, będą brać udział trzej uczestnicy. Pierwsza noc to okres przyzwyczajania się do protokołu badania i zapoznania się z procedurami badania. Druga noc będzie spokojna, bez hałasu i wibracji, aby określić normalny podstawowy sen, profil kardiometaboliczny i wydajność poznawczą. Noce nauki 3-5 to noce wibracyjne i zostaną losowo przydzielone uczestnikom przy użyciu wzoru kwadratu łacińskiego, aby uniknąć efektu przeniesienia pierwszego rzędu. Podczas tych nocy wibracyjnych wibracje i hałas powodowany przez kolej będą odtwarzane w sypialniach, aby określić wpływ wibracji i hałasu na sen, funkcje kardiometaboliczne i wydajność poznawczą. Każdej nocy będzie kursować trzydzieści sześć pociągów, losowo rozmieszczonych w 8-godzinnym okresie snu.

Do drgań kolei będziemy wykorzystywać sygnały syntezowane na podstawie danych pomiarowych, wykorzystywanych we wcześniejszych badaniach laboratoryjnych. Konieczne jest wykorzystanie wibracji syntetycznych, a nie sygnałów zarejestrowanych, abyśmy mogli dokładnie dostosować charakter akustyczny ekspozycji w zależności od potrzeb. Drganiom kolei będą towarzyszyć nagrania wysokiej jakości hałasu kolejowego transportu towarowego. Ma to na celu maksymalizację wartości ekologicznej ekspozycji, ponieważ wibracje rzadko występują bez hałasu, oraz maskowanie wszelkich dźwięków mechanicznych z przetworników drgań.

Narażenie na wibracje i hałas będzie odzwierciedlać realistyczne poziomy hałasu kolejowego ruchu towarowego występujące w mieszkaniach położonych wzdłuż linii kolejowych w Szwecji. Maksymalne amplitudy drgań ważone Wm podczas trzech nocy wibracyjnych wyniosą odpowiednio 0,5 mm/s, 0,7 mm/s i 0,9 mm/s. Maksymalne poziomy ciśnienia akustycznego poszczególnych przejazdów pociągów będą się wahać w przedziale 47,2-49,8 dB LAF, maks. Czas trwania pociągów będzie się wahał od 11,5 s do 56,9 s. Wszystkie amplitudy drgań zostaną skalibrowane na materacu łóżka, pod ciężarem referencyjnym wynoszącym 75 kg, aby symulować zajętość łóżka. Wszystkie poziomy ciśnienia akustycznego zostaną skalibrowane do wysokości 10 cm nad poduszką w każdej sypialni przed badaniem, tak aby poziomy te dokładnie odzwierciedlały narażenie osób badanych na hałas podczas snu.

Każdej nocy będziemy rejestrować fizjologiczny sen za pomocą polisomnografii (PSG) i czynność serca za pomocą elektrokardiografii (EKG). Każdego ranka w badaniu uczestnicy dostarczą 2 ml próbkę krwi, przejdą testy funkcji poznawczych i odpowiedzą na kwestionariusze, a następnie opuszczą SEL, aby wykonywać swoje normalne codzienne czynności. Będą wracać do SEL każdego wieczoru o 20:00, aby przygotować się do pomiarów snu. Kofeina będzie zabroniona po godzinie 15:00, a alkohol będzie zabroniony przez cały czas. Ponieważ narażenie na hałas podczas codziennych zajęć może mieć wpływ na zmęczenie słuchu wywołane dźwiękiem60, w tygodniu objętym badaniem uczestnicy będą nosić dozymetr hałasu, aby rejestrować swoje dzienne narażenie na hałas. Ponieważ ekstremalne i/lub zmienne zachowania żywieniowe mogą wpływać na profil metabolomu/lipoprotein, uczestnicy otrzymają wskazówki, że każdego dnia badania laboratoryjnego powinni spożywać podobny wieczorny posiłek, co zostanie potwierdzone w dzienniczku żywienia. Rzeczywisty posiłek może być inny dla różnych uczestników badania, ponieważ badanie ma charakter wewnątrzprzedmiotowy.

Sen będzie rejestrowany za pomocą polisomnografii ambulatoryjnej (PSG), a czynność serca za pomocą elektrokardiografii (EKG) i fotopletyzmogramu tętna palca. Dane są zapisywane w trybie offline w rejestratorze snu, a następnie pobierane i sprawdzane każdego ranka w celu zapewnienia jakości danych. Oprócz tradycyjnej analizy snu przeprowadzanej przez grupę badawczą na Uniwersytecie w Göteborgu, surowe dane PSG zostaną wykorzystane do obliczenia projektu współczynnika szans, nowatorskiego wskaźnika głębokości i stabilności snu.

Każdego ranka uczestnicy badania będą dostarczać 2 ml próbkę krwi do analizy metabolomicznej osocza. Aby zapewnić wiarygodne dane, próbki krwi będą pobierane codziennie o tej samej porze, aby złagodzić wpływ na cykl dobowy, przed jedzeniem lub piciem czegokolwiek innego niż woda, a z każdą próbką należy postępować w ten sam sposób, tj. odwirować, podzielić na porcje i przechowywać w zamrażarkach o temperaturze -80°C. Uczestnicy będą spożywać ten sam pokarm każdego wieczoru badania, aby złagodzić wpływ diety na metabolom krwi u osobnika. Ponadto 2-godzinny doustny test tolerancji glukozy (OGTT) zostanie przeprowadzony rano po spokojnej nocy kontrolnej (tj. po drugiej nocy nauki) i po trzeciej nocy ekspozycji na wibracje (tj. po 5 nocy nauki). Będziemy mierzyć odpowiedź na bolus 75 g glukozy w punktach czasowych 10, 20, 30, 60, 90 i 120 minut po podaniu glukozy.

Każdego ranka badani będą wypełniać komputerową baterię testów poznawczych, trwającą około 20 minut i obejmującą 10 testów z różnych dziedzin poznawczych (praktyka motoryczna, uczenie się za pomocą obiektów wizualnych, fraktal 2-back, dopasowywanie abstrakcyjne, orientacja linii, rozpoznawanie emocji, rozumowanie macierzowe) , podstawienie symbolu cyfry, ryzyko analogu balonu, czujność psychomotoryczna). Dane dotyczące funkcji poznawczych zostaną przeanalizowane w celu określenia kluczowych miar szybkości i dokładności funkcji poznawczych, po uwzględnieniu efektów ćwiczeń i trudności zestawu bodźców.

Uczestnicy wypełnią zestaw jednorazowo zatwierdzonych kwestionariuszy, aby zmierzyć swój ogólny stan zdrowia (SF-36), chronotyp, wrażliwość na hałas, nawykową jakość snu, wrażliwość na środowisko oraz rozdrażnienie i zaburzenia snu spowodowane hałasem. Uczestnicy badania będą także odpowiadać na kwestionariusz każdego wieczoru i poranka badania, zawierający pytania dotyczące senności (Karolińska Skala Senności), zmęczenia słuchowego, zaburzeń snu spowodowanych hałasem oraz zatwierdzonych pytań dotyczących snu i zaburzeń.