Os efeitos de uma intervenção de luz monocromática azul no sono de indivíduos do tipo noturno e ritmos circadianos

Fundo:

A manhã/noite é um fenômeno que reflete a tendência de ser um "pássaro madrugador" ou uma "coruja tarde da noite" e é, portanto, uma fonte de variação interindividual no tempo de sono e outros comportamentos. Indivíduos do tipo vespertino e matutino demonstram diferenças que derivam internamente em relação à fase circadiana de seu relógio biológico endógeno. Verificou-se consistentemente que um certo grupo de indivíduos referidos como indivíduos do tipo matutino tem um desempenho melhor pela manhã, enquanto os indivíduos do tipo noturno parecem estar mais alertas e têm um desempenho melhor à noite. Indivíduos do tipo matutino têm horários de dormir e levantar mais cedo do que os do tipo noturno, enquanto indivíduos do tipo noturno são conhecidos por relatar horários de deitar e levantar significativamente mais tarde em comparação com indivíduos do tipo matutino. Além disso, sabe-se que os adolescentes do tipo noturno demonstram desempenhos acadêmicos e intelectuais mais fracos durante as horas não preferidas, ou seja, nas primeiras horas do dia.

Os ritmos circadianos são conhecidos como processos biológicos que exibem oscilações endógenas e arrastáveis ​​em um período de cerca de 24 horas. Descobriu-se que esses ritmos são controlados pelo marcapasso circadiano, localizado nos núcleos supraquiasmáticos (SCN) do hipotálamo. Esses ritmos de 24 horas se manifestam de maneira observável em várias medidas fisiológicas, como o ciclo sono-vigília, a temperatura corporal central e a excreção de hormônios como a melatonina. A temperatura central do corpo cai durante a noite e atinge seu ponto mais baixo (nadir) no início da manhã, após o que começa a subir novamente. A secreção de melatonina segue uma curva quase inversa em comparação com o ritmo da temperatura corporal central e é sensível à exposição à luz que inibe a secreção de melatonina. A melatonina no plasma, na saliva ou na urina é considerada um marcador objetivo dos ritmos circadianos, dos quais o início da melatonina na penumbra (momento em que a melatonina atinge 4 pg/ml na saliva) é o parâmetro mais comumente usado.

Sabe-se que o sono é mais facilmente iniciado quando a temperatura central do corpo está caindo e o nível de melatonina está aumentando. Também é conhecido por ser mais facilmente iniciado em um período de seis horas antes do nadir até algumas horas após o nadir da temperatura corporal central.

Indivíduos do tipo vespertino experimentam aumento da sonolência e pior desempenho durante as primeiras horas da manhã, pois há uma incompatibilidade entre seus ritmos circadianos e sua necessidade de estar acordado tão cedo. A sonolência é conhecida por ter implicações graves para o desempenho.

No entanto, como mencionado, as saídas SCN são arrastáveis ​​e a luz é o mais forte gerador de tempo para marcapassos circadianos individuais. Assim, o tempo de exposição à luz tem o potencial de avançar ou atrasar a fase do ritmo circadiano. A exposição à luz nas horas anteriores ao nadir, durante a noite, fará com que os indivíduos atrasem seu ritmo circadiano. Por outro lado, a exposição à luz nas horas após o nadir, durante as horas da manhã, tem o potencial de adiantar os ritmos circadianos dos indivíduos. A luz pode mudar a fase circadiana, mas esse efeito depende do tempo da luz, da duração da exposição à luz e da intensidade da luz, onde intensidades mais altas demonstraram estar associadas a efeitos maiores. Outra propriedade da luz diz respeito aos comprimentos de onda que ela emite, onde foi demonstrado que a luz azul produz efeitos de mudança de fase significativamente mais fortes do que as luzes de outros comprimentos de onda do espectro visível. Os efeitos da luz azul no sistema circadiano foram atribuídos a uma população de células fotorresponsivas na retina que contém o fotopigmento melanopsina, que é altamente sensível à luz azul. Essas células enviam sinais diretamente para o SCN e também formam conexões com áreas associadas à vigília, como o corpo estriado e o tronco cerebral. A sensibilidade à melanopsina demonstrou ser maior em uma faixa de luz azul em torno de 460 nm.

Até onde sabemos, nenhum estudo foi realizado para testar os efeitos de uma intervenção de luz monocromática azul administrada por meio de iluminação ambiente padrão no avanço de fase dos ritmos circadianos de indivíduos do tipo noturno. Consequentemente, nosso objetivo é avaliar se a luz azul em comparação com a luz branca padrão, administrada por meio de iluminação ambiente padrão, pode alterar o sono e o ritmo circadiano de indivíduos do tipo noturno, causando um avanço de fase.

Hipótese:

Três manhãs consecutivas de uma hora de exposição à luz monocromática (40 lx, irradiância = 88,79 µW/cm2) com pico de comprimento de onda de 455 nm (luz azul) irão, em comparação com a luz de espectro total (2500 Kelvin) com fluxo de fótons igual ao luz azul: a) levam a um avanço de fase do ritmo circadiano de indivíduos vespertinos; b) aumentar a função de vigília avaliada com medidas subjetivas e objetivas pela manhã; e c) diminuir a sonolência autorreferida pelos participantes pela manhã, d) reduzir a latência do início do sono ee) antecipar o horário do início do sono.

Ajustaremos a intensidade da luz para garantir que a energia do fóton seja a mesma nas duas condições.

Métodos

Amostra e procedimento:

Nosso objetivo é recrutar uma amostra de no mínimo 34 participantes da Universidade de Bergen. O critério de inclusão é pontuar abaixo de 42 no Questionário Horne-Östberg Morningness-Eveningness, pois isso categoriza tipos moderados e definitivamente noturnos. Os participantes serão excluídos se for indicado um caso positivo no Mood Disorder Questionnaire (MDQ), indicando a presença ou histórico de transtorno bipolar. Também serão excluídos os participantes que trabalharam no turno da noite nos últimos três meses. Os participantes serão expostos à intervenção de luz azul em um estudo randomizado, cego e controlado. Os participantes serão avaliados com medidas subjetivas e objetivas de sono por 3 dias (terça a quinta-feira) uma semana antes da intervenção de três dias com luz azul. Eles também serão avaliados com as mesmas medidas subjetivas e objetivas durante o período de intervenção de três dias. Mais precisamente, o sono será avaliado por actigrafia e diário do sono. Um dia antes da intervenção e um dia após a intervenção, o ritmo circadiano será medido por amostras de saliva para estimar o início da melatonina na penumbra. A flexibilidade também será medida antes da intervenção através do Inventário de Tipos Circadianos. A função de vigília será avaliada nos dias da intervenção com a Escala de Sonolência de Karolinska e a Tarefa de Vigilância Psicomotora.

Instrumentos/medidas:

Circadian Type Inventory: um instrumento com dois fatores. Indivíduos com pontuação alta na primeira dimensão (Flexível/Rígido) são mais flexíveis em sua capacidade de permanecer acordados em horários estranhos do dia ou da noite. Aqueles que pontuam alto no segundo fator (Lânguido/Vigoroso) tendem a relatar dificuldade em superar a sonolência, especialmente pela manhã. O CTI será distribuído aos participantes antes da intervenção luminosa.

Munich ChronoType Questionnaire: uma ferramenta útil para determinar o cronotipo com base nos comportamentos do sono, como horários de dormir e acordar, horário do relógio quando alguém fica totalmente acordado, além de alguns outros pontos (por exemplo, latência do sono). O MCTQ será distribuído aos participantes antes da intervenção luminosa.

O Horne-Östberg Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ): um teste que tem sido amplamente utilizado para avaliar matutino-vespertino. O MEQ será distribuído aos participantes para fins de triagem.

Questionário de Transtorno do Humor (MDQ): O MDQ é um instrumento validado de autorrelato que rastreia a presença de história de transtorno bipolar ao longo da vida. Contém 13 itens sim/não que abordam temas como humor, autoconfiança, energia, sociabilidade, interesse por sexo, loquacidade, distração e outros comportamentos. Além disso, há duas perguntas que avaliam se os sintomas já ocorreram concomitantemente e em que grau os sintomas causaram prejuízo funcional. Um caso positivo implica endosso de 7 ou mais dos 13 sintomas, endosso do item de co-ocorrência e relato de grau moderado ou grave de comprometimento funcional. O MDQ será administrado apenas para fins de triagem na linha de base.

Actigrafia: Acelerômetros e relógios de pulso para serem usados ​​durante o mesmo período do diário do sono. Os dados podem ser convertidos em parâmetros de sono objetivos. Este relógio será usado na semana anterior à intervenção durante três dias, na noite anterior à quarta, quinta e sexta-feira. Também será usado na semana de intervenção nos três dias de intervenção, na noite anterior à quarta, quinta e sexta-feira.

Diário do sono: Estimativas subjetivas diárias de hora de dormir, hora de acordar, latência do sono, número de despertares, hora de acordar após o início do sono, hora de despertar final, hora de acordar, tempo total de sono, eficiência do sono, qualidade do sono e funcionamento diurno.

O questionário será distribuído aos participantes uma semana antes da intervenção durante três dias, na noite anterior à quarta, quinta e sexta-feira. Também será dado na semana de intervenção nos três dias de intervenção, na noite anterior à quarta, quinta e sexta-feira. Duas das perguntas são preenchidas antes de os participantes irem para a cama, e o restante é preenchido quando eles acordam pela manhã.

Início da melatonina com luz fraca (DLMO): O DLMO será avaliado por meio da coleta de amostras de saliva a cada hora à noite, começando das 19:00 até uma hora após a hora normal de dormir. Amostras de DLMO serão coletadas um dia antes da intervenção e um dia após o período de intervenção. A coleta e análise da saliva seguirão procedimentos previamente utilizados por nosso grupo de pesquisa. Serão usados ​​óculos bloqueadores de luz azul (uma hora antes da primeira amostra) para evitar a supressão da melatonina durante a amostragem de saliva. DLMO será analisado com ensaio imunossorvente ligado a enzima (ELISA) (melatonina saliva direta de Bühlmann Laboratories, Schöonenbuch, Suíça). A sensibilidade analítica deste kit é de 0,5 pg/ml e a sensibilidade funcional é de 1,6-20,5 pg/ml, com um coeficiente de variação entre ensaios de

Escala de Sonolência de Karolinska (KSS): A KSS compreende um único item que avalia o estado de sonolência em uma escala de 1 a 9. Este instrumento será entregue no laboratório nos dias da intervenção luminosa. Será dado um total de seis vezes por participante, duas vezes em cada dia de intervenção, a primeira imediatamente quando os participantes chegam ao laboratório para receber a intervenção, e a segunda após terem recebido uma hora de luz, antes de saírem do laboratório.

Tarefa de Vigilância Psicomotora (PVT): um teste de tempo de reação de 10 minutos que fornece uma medida de atenção sustentada será concluído pelos participantes durante a exposição à luz no laboratório. O participante simplesmente responde aos estímulos dados em uma tela pressionando um botão o mais rápido possível. PVT é especialmente sensível à perda de sono e fadiga. PVT será dado aos participantes nos três dias de intervenção leve.

Análise estatística/análise de poder:

Uma ANOVA de 2 (Tempo; pré vs pós) x 2 (Grupo; azul vs. luz de espectro total) será usada para analisar os resultados. A análise de potência foi realizada com G*Power, versão 3.17. Definir o tamanho do efeito para médio (d = 0,50), poder para 0,80, alfa para 0,05, r entre medidas repetidas para 0,50, mostra que serão necessários 34 participantes para detectar uma interação Tempo x Grupo significativa.