Оперативная оценка световой контрмеры для улучшения бдительности, производительности и настроения во время работы в ночную смену в рамках 105-дневной имитационной исследовательской миссии человека на Марс (Mars 105)

Успех человеческих экспедиций в решающей степени зависит от способности экипажа быть начеку и поддерживать высокий уровень когнитивных функций при работе со сложным техническим оборудованием. Оптимальное здоровье, работоспособность и безопасность человека во время космического полета требуют достаточного количества сна и синхронизации между циркадным кардиостимулятором, который регулирует время сна, эндокринную функцию, бдительность и работоспособность, и временем навязанного графика сна-бодрствования.

Члены экипажа 105-дневного имитационного исследования должны будут работать в одну ночную смену каждую шестую ночь. Этот график, вероятно, приведет к потере сна и смещению циркадных ритмов, особенно когда условия освещения аналогичны тем, которые испытывают члены экипажа во время космического полета. Внешние диспетчеры миссии будут работать по 24 часа в сутки, что также приведет к потере сна и нарушению циркадных ритмов.

В лабораторных и полевых исследованиях было хорошо задокументировано, что как работа в ночную смену, так и работа в более продолжительные смены приводят к снижению бдительности, производительности и настроения. Помимо отрицательного влияния работы в ночную смену на бдительность, работоспособность и настроение, посменная работа вызывает значительные краткосрочные и долгосрочные проблемы со здоровьем. Сменные работники, особенно работники ночной смены, которые меняют свой обычный график сна/бодрствования, страдают по нескольким причинам. Во-первых, их эндогенные циркадные ритмы и навязанный график сна/работы обычно не совпадают по фазе. Это похоже на переживание смены часовых поясов. Однако в то время как сигналы окружающей среды (например, восход, закат, время приема пищи и сна) позволяют путешественникам быстро адаптироваться к новому часовому поясу, члены экипажа в 105-дневной симуляции не смогут этого сделать, потому что они проведут только одну ночь. из каждых пяти работающих. Таким образом, при работе в ночную смену время приема пищи, работы и сна будет не в фазе с нормальной фазой увлечения системы циркадного ритма. Прием пищи в несоответствующую циркадную фазу приводит к нарушению обмена веществ, что, вероятно, лежит в основе желудочно-кишечных и метаболических проблем, с которыми сталкиваются сменные рабочие. Во-вторых, это циркадное смещение приводит к существенной потере эффективности сна в течение (дневного) периода сна, независимо от и в дополнение к препятствиям для сна из окружающей среды (например, шум, свет, другие члены экипажа). В-третьих, смещение циркадных фаз в сочетании с потерей сна приводит к ухудшению бдительности и ухудшению работоспособности в ночное время. Поскольку эти неблагоприятные последствия особенно сильны в первую ночь работы, план для членов экипажа миссии Mars 105 работать в полночную смену каждую шестую ночь будет постоянно подвергать их снижению работоспособности, связанному с острым нарушением циркадных ритмов и острой депривацией сна.

Противодействие освещению. Наша группа в Гарвардской медицинской школе успешно разработала и испытала эффективные фотоконтрмеры, чтобы смягчить нарушение циркадных ритмов и улучшить бдительность, производительность и настроение у работников ночной смены. Наиболее эффективной мерой противодействия циркадному выравниванию является своевременное и достаточно интенсивное освещение. Свет также резко улучшает бдительность, производительность и настроение. Совсем недавно сообщалось, что свет с короткой длиной волны оказался наиболее эффективным как для сброса циркадных ритмов, так и для резкого улучшения работоспособности во время ночной работы за счет предшествующего подавления снотворного гормона мелатонина.

Эти световые средства противодействия были протестированы на отдельных субъектах, живущих в лабораторных симуляциях (уровень готовности мер противодействия/уровень технологической готовности 7; оценка с участием людей в контролируемой лаборатории, моделирующей оперативную среду космического полета). Следующим важным шагом является оценка наших контрмер в оперативном моделировании космического полета, которое включает изучение взаимодействия между членами экипажа в высокоточном моделировании (уровень готовности мер противодействия/уровень технологической готовности 8; проверка с участием людей в реальном оперативном космическом полете для демонстрации эффективность и оперативность).

Адекватный сон и соблюдение циркадных ритмов имеют решающее значение для поддержания здоровья и работоспособности членов экипажа экспедиции. Тестирование разработанного средства светового противодействия в высокоточной оперативной среде, имитирующей условия будущей экспедиции (например, на Марс), имеет решающее значение для обеспечения готовности к мерам противодействия и снижения риска ошибок действий человека из-за факторов, связанных с нарушением циркадных ритмов, сном. потери и усталость. Разработка и тестирование этой световой контрмеры для диспетчеров миссий, работающих по 24-часовым сменам, еще больше обеспечат успех будущих долгосрочных экспедиционных миссий.