蓝色单色光干预对夜间型个体睡眠和昼夜节律的影响

背景：

早起/傍晚是一种现象，反映了成为“早起的鸟儿”或“深夜猫头鹰”的倾向，因此是睡眠时间和其他行为的个体差异的来源。 晚型和早型的个体表现出内部生物钟昼夜节律阶段的差异。 一组被称为早晨型个体的个体一直被发现在早上表现更好，而晚上型个体似乎更警觉并且在晚上表现更好。 早起型的人比晚间型的人有更早的入睡和起床时间，而众所周知，与早起型的人相比，晚间型的人报告的就寝和起床时间明显更晚。 此外，众所周知，晚睡型青少年在他们不喜欢的时间（即一天的早些时候）表现出较差的学业和智力表现。

昼夜节律被称为生物过程，在大约 24 小时的时间内显示出内源性、可诱导的振荡。 已发现这些节律由位于下丘脑视交叉上核 (SCN) 的昼夜节律起搏器控制。 这些 24 小时节律以可观察的方式体现在许多生理指标中，例如睡眠-觉醒周期、核心体温和褪黑激素等激素的排泄。 核心体温在夜间下降，并在清晨达到最低点（最低点），之后又开始上升。 褪黑激素的分泌遵循与核心体温节律几乎相反的曲线，并且对抑制褪黑激素分泌的光照敏感。 血浆、唾液或尿液中的褪黑激素被认为是昼夜节律的客观标志，其中暗光褪黑激素开始（唾液中褪黑激素达到 4 pg/ml 的时间）是最常用的参数。

众所周知，当核心体温下降和褪黑激素水平上升时，睡眠最容易开始。 众所周知，它最容易在核心体温最低点前六个小时到核心体温最低点后几个小时的时间范围内启动。

夜间型的人在清晨的时候会更困倦，表现更差，因为他们的昼夜节律与他们在这么早的时间保持清醒的要求不匹配。 众所周知，嗜睡会对表现产生严重影响。

然而，如前所述，SCN 输出是可控制的，光是个人昼夜节律起搏器最强的时间给予者。 因此，曝光时间有可能提前或延迟一个人的昼夜节律。 在最低点之前的几个小时暴露在光线下，在晚上，会导致个体延迟他们的昼夜节律。 另一方面，在最低点之后的几个小时，也就是早上暴露在光线下，有可能逐步推进个人的昼夜节律。 光可以改变昼夜节律阶段，但这种影响取决于光的时间、曝光的持续时间和光的强度，其中更高的强度已被证明与更大的影响相关。 光的另一个特性与它发出的波长有关，其中蓝光已被证明比可见光谱中其他波长的光产生明显更强的相移效应。 蓝光对昼夜节律系统的影响归因于视网膜中的光敏细胞群，其中含有对蓝光高度敏感的感光色素黑视蛋白。 这些细胞直接向 SCN 发送信号，并与纹状体和脑干等与清醒相关的区域形成连接。 已证明对黑视蛋白的敏感性在 460 nm 左右的蓝光范围内最高。

据我们所知，尚未进行任何研究来测试通过标准房间闪电进行的蓝色单色光干预对晚型个体昼夜节律相位提前的影响。 因此，我们的目标是评估与通过标准室内照明管理的标准白光相比，蓝光是否可以改变夜间型个体的睡眠和昼夜节律，从而导致相位提前。

假设：

连续三个早晨暴露在峰值波长为 455 nm（蓝光）的单色光（40 lx，辐照度 = 88.79 µW/cm2）中一小时，与具有相同光子通量的全光谱光（2500 开尔文）相比蓝光：a) 导致晚型个体昼夜节律的相位提前； b) 增加早上用主观和客观措施评估的清醒功能； c) 减少参与者在早上自我报告的困倦，d) 减少入睡潜伏期和 e) 提前入睡时间。

我们将调整光强度以确保两种条件下的光子能量相同。

方法

样本及程序：

我们的目标是从卑尔根大学招募至少 34 名参与者作为样本。 纳入标准是在 Horne-Östberg 早晚型问卷中得分低于 42，因为这对中度和绝对晚型类型进行了分类。 如果在情绪障碍问卷 (MDQ) 上显示阳性病例，则参与者将被排除在外，表明双相情感障碍的存在或病史。 如果参与者在过去三个月内曾上过夜班，他们也将被排除在外。 参与者将在随机、盲法、对照研究中接受蓝光干预。 在为期三天的蓝光干预之前一周，参与者将接受为期 3 天（周二至周四）的主观和客观睡眠测量。 在为期三天的干预期间，他们还将使用相同的主观和客观措施进行评估。 更准确地说，睡眠将通过活动记录仪和睡眠日记进行评估。 干预前一天和干预后一天，将通过唾液样本测量昼夜节律，以估计暗光褪黑激素的起效。 灵活性也将在干预前通过昼夜节律类型清单进行测量。 将在使用 Karolinska 嗜睡量表和精神运动警觉任务进行干预的日子评估清醒功能。

仪器/措施：

昼夜节律类型清单：具有两个因素的工具。 在第一个维度（灵活/刚性）上得分高的人在白天或晚上的奇数时间保持清醒的能力更灵活。 在第二个因素（疲倦/精力充沛）上得分高的人往往会报告难以克服困倦，尤其是在早上。 CTI 将在轻度干预之前分发给参与者。

Munich ChronoType Questionnaire：一个有用的工具，用于根据睡眠行为确定时间类型，例如睡觉和起床时间、完全清醒时的时钟时间，以及其他一些点（例如，睡眠潜伏期）。 MCTQ 将在轻度干预之前分发给参与者。

Horne-Östberg Morningness-Eveningness Questionnaire (MEQ)：一项广泛用于评估早晚性的测试。 MEQ 将分发给参与者以进行筛选。

情绪障碍问卷 (MDQ)：MDQ 是一种经过验证的自我报告工具，用于筛查是否存在双相情感障碍的终生病史。 它包含 13 个是/否项目，涵盖情绪、自信、精力、社交能力、性兴趣、爱唠叨、注意力不集中和其他行为等主题。 此外还有两个问题评估这些症状是否曾同时发生，以及这些症状在多大程度上导致了功能障碍。 阳性病例需要认可 13 种症状中的 7 种或更多，认可并发项目并报告中度或重度功能障碍。 MDQ 将仅在基线时用于筛选目的。

活动记录仪：与睡眠日记同期佩戴的腕戴式加速度计和时钟。 数据可以转换为客观的睡眠参数。 这款手表将在干预前一周佩戴三天，即周三、周四和周五的前一天晚上。 它还将在干预周的三个干预日，即周三、周四和周五的前一天晚上佩戴。

睡眠日记：每天对就寝时间、起床时间、睡眠潜伏期、觉醒次数、入睡后醒来时间、最终觉醒时间、起床时间、总睡眠时间、睡眠效率、睡眠质量和白天功能的主观估计。

问卷将在干预前一周分发给参与者，为期三天，分别在周三、周四和周五的前一天晚上。 它还将在干预周的三个干预日，即周三、周四和周五的前一天晚上进行。 其中两个问题在参与者睡觉前填写，其余问题在他们早上醒来时填写。

暗光褪黑激素发作 (DLMO)：DLMO 将通过在晚上每小时收集唾液样本进行评估，从 19:00 开始到正常就寝时间后一小时。 将在干预前一天和干预期后的第二天收集 DLMO 样本。 唾液收集和分析将遵循我们研究小组以前使用的程序。 将佩戴防蓝光眼镜（从第一次采样前一小时开始），以防止唾液采样期间褪黑激素受到抑制。 DLMO 将使用酶联免疫吸附测定 (ELISA)（来自瑞士 Schöonenbuch 的 Bühlmann Laboratories 的直接唾液褪黑激素）进行分析。 该试剂盒的分析灵敏度为 0.5 pg/ml，功能灵敏度为 1.6-20.5 pg/ml，批间变异系数为

卡罗林斯卡嗜睡量表 (KSS)：KSS 包含一个评估状态嗜睡的项目，评分范围为 1 到 9。 该仪器将在光干预的日子里在实验室中提供。 每位参与者总共进行六次，每个干预日两次，第一次是在参与者来到实验室接受干预时立即进行，第二次是在他们接受一小时的光照后，在他们离开实验室之前实验室。

心理运动警戒任务 (PVT)：参与者将在实验室光照期间完成一项 10 分钟的反应时间测试，该测试提供持续注意力的衡量标准。 参与者只需尽快按下按钮即可对显示器上给出的刺激作出反应。 PVT 对睡眠不足和疲劳特别敏感。 PVT 将在三天的轻度干预中给予参与者。

统计分析/功率分析：

2（时间；前后）x 2（组；蓝色与全光谱光）方差分析将用于分析结果。 使用 G*Power 3.17 版进行功耗分析。 将效果大小设置为中等 (d=0.50)， 功率为 0.80， 阿尔法到 .05， 重复测量之间的 r 为 .50，表明需要 34 名参与者才能检测到显着的时间 x 组交互。