Влияние железнодорожной вибрации на сон и болезни (BioVib)

Основная цель экспериментального исследования сна — углубить наше понимание нарушения сна железнодорожной вибрацией и шумом, а также изменений кардиометаболических и когнитивных функций. С этой целью исследование будет направлено на достижение следующей цели исследования:

Цель 1: Определить биологические и нейроповеденческие последствия нарушения сна из-за вибрации железной дороги. Мы будем измерять сон здоровых добровольцев и каждое утро брать образцы крови для метаболомного анализа метаболических функций и проводить серию нейрокогнитивных тестов. Мы сравним влияние на сон, обмен веществ, метаболические функции и когнитивные функции тихих ночей и ночей с вибрацией и шумом железнодорожного транспорта. Зависимость «доза-реакция» будет определяться путем сравнения ночей с разными уровнями вибрации.

Это исследование будет проходить в лаборатории звуковой среды (SEL) на факультете медицины труда и экологической медицины Гетеборгского университета. SEL — это высокоточная исследовательская лаборатория, оборудованная для моделирования типичной квартиры, включая три отдельные спальни с индивидуальной свето-, звуко- и виброизоляцией. Потолочные динамики в каждой комнате и электродинамические преобразователи, установленные под каждой кроватью, позволяют нам создавать реалистичную акустическую среду, передавая воздействие звука и вибрации из диспетчерской в ​​каждую спальню индивидуально. Ранее мы показали, что результаты этой лаборатории с высокой экологической достоверностью сопоставимы с результатами полевых исследований.

Это исследование имеет перспективный перекрестный дизайн внутри субъектов. Каждый из участников (всего N=24) проведет в SEL пять ночей подряд с возможностью поспать с 23:00 до 07:00. Дневной сон будет запрещен, что подтверждается измерением дневной активности с помощью наручных актиграфических мониторов, которые постоянно носили на протяжении всего исследования. Три субъекта будут принимать участие одновременно, в отдельных спальнях. Первая ночь — это период привыкания к протоколу исследования и ознакомления с процедурами тестирования. Вторая ночь будет тихой, без шума и вибрации, чтобы определить нормальный базовый сон, кардиометаболический профиль и когнитивные функции. Учебные вечера 3–5 — это ночи вибрации, которые будут распределяться между участниками случайным образом с использованием латинского квадрата, чтобы избежать эффектов переноса первого порядка. В эти вибрационные ночи вибрация и шум железнодорожных грузов будут воспроизводиться в спальнях, чтобы определить влияние вибрации и шума на сон, кардиометаболические функции и когнитивные функции. Каждую ночь будут отправляться тридцать шесть поездов, случайным образом распределенных по 8-часовому периоду сна.

Для железнодорожной вибрации мы будем использовать синтезированные сигналы на основе измеренных данных, использованных в предыдущих лабораторных исследованиях. Необходимо использовать синтезированную вибрацию, а не записанные сигналы, чтобы можно было точно регулировать акустический характер воздействия по мере необходимости. Вибрация железной дороги будет сопровождаться высококачественной записью шума железнодорожных грузов. Это необходимо для максимизации экологической достоверности воздействия, поскольку вибрация редко возникает без шума, а также для маскировки любых механических звуков, исходящих от датчиков вибрации.

Воздействие вибрации и шума будет отражать реалистичные уровни шума железнодорожных грузовых перевозок, которые возникают в жилых домах вдоль железнодорожных путей в Швеции. Максимальные амплитуды вибрации, взвешенные по Wm, за три ночи вибрации составят 0,5 мм/с, 0,7 мм/с и 0,9 мм/с соответственно. Максимальный уровень звукового давления отдельных переездов будет варьироваться в пределах 47,2-49,8. дБ LAF,макс. Продолжительность поездов будет варьироваться от 11,5 до 56,9 с. Все амплитуды вибрации будут откалиброваны на матрасе кровати под эталонным грузом массой 75 кг для имитации присутствия человека на кровати. Перед исследованием все уровни звукового давления будут откалиброваны на высоте 10 см над подушкой в ​​каждой спальне, чтобы эти уровни точно отражали шумовое воздействие на испытуемых во время сна.

Каждую ночь мы будем регистрировать физиологический сон с помощью полисомнографии (ПСГ) и сердечную активность с помощью электрокардиографии (ЭКГ). Каждое утро исследования участники сдают образец крови объемом 2 мл, проходят когнитивное тестирование и отвечают на анкеты, а затем покидают SEL, чтобы следовать своему обычному распорядку дня. Они будут возвращаться в SEL каждый вечер в 20:00, чтобы подготовиться к измерениям сна. Кофеин будет запрещен после 15:00, а алкоголь будет запрещен в любое время. Поскольку на слуховое утомление, вызванное звуком, может влиять воздействие шума во время обычной деятельности участников,60 они будут носить шумовой дозиметр в течение недели исследования, чтобы регистрировать воздействие шума в дневное время. Поскольку экстремальное и/или вариативное диетическое поведение может повлиять на профиль метаболома/липопротеинов, участникам будут даны указания о том, что они должны есть одинаковый ужин в каждый день лабораторного исследования, что подтверждается дневником питания. Фактический прием пищи может быть разным. для разных участников исследования, поскольку исследование имеет внутрисубъектный дизайн.

Сон будет записываться с помощью амбулаторной полисомнографии (ПСГ), а сердечная активность - с помощью электрокардиографии (ЭКГ) и фотоплетизмограммы пульса пальцев. Данные записываются в автономном режиме на регистратор сна и будут загружаться и проверяться каждое утро исследования, чтобы гарантировать качество данных. В дополнение к традиционному анализу сна, проводимому исследовательской группой из Гетеборгского университета, необработанные данные PSG будут использоваться для расчета проекта «Отношение шансов» — нового показателя глубины и стабильности сна.

Каждое утро участники исследования сдают образец крови объемом 2 мл для анализа метаболомики плазмы. Для обеспечения надежных данных образцы крови будут браться в одно и то же время каждый день, чтобы смягчить циркадные эффекты, перед едой или питьем чего-либо, кроме воды, и с каждым образцом будут обращаться одинаково, то есть центрифугировать, отбирать аликвоты и хранить в морозильных камерах с температурой -80C. Субъекты будут есть одну и ту же пищу каждый вечер исследования, чтобы смягчить влияние диеты на метаболом крови внутри субъекта. Кроме того, 2-часовой пероральный тест на толерантность к глюкозе (ОГТТ) будет проводиться по утрам после спокойной контрольной ночи (т. е. после 2-й ночи исследования) и после третьей ночи воздействия вибрации (т. е. после 5-й ночи исследования). Мы будем измерять реакцию на болюсное введение глюкозы 75 г в моменты времени 10, 20, 30, 60, 90 и 120 минут после введения глюкозы.

Каждое утро испытуемые будут выполнять компьютеризированную серию когнитивных тестов, занимающую примерно 20 минут, которая включает в себя 10 тестов по ряду когнитивных областей (моторная практика, изучение визуальных объектов, фрактал 2-назад, абстрактное сопоставление, ориентация линий, распознавание эмоций, матричное мышление). , подмена символов цифр, риск аналогового баллона, психомоторная бдительность). Данные о когнитивных способностях будут проанализированы для определения ключевых показателей скорости и точности когнитивных функций с поправкой на практические эффекты и сложность набора стимулов.

Субъекты заполнят набор одноразовых проверенных опросников для измерения их общего состояния здоровья (SF-36), хронотипа, чувствительности к шуму, привычного качества сна, чувствительности к окружающей среде, а также раздражения и нарушения сна из-за шума. Субъекты также будут отвечать на анкету каждый вечер и утро исследования, включающую вопросы о сонливости (Каролинская шкала сонливости), слуховой усталости, нарушении сна из-за шума, а также проверенные вопросы о сне и беспокойстве.