실제 세계에서 인간 Circadian 현상형 및 일주 성능 테스트

요약

여기에서, 우리는 뮌헨 ChronoType 설문지, 금 표준 circadian 상 biomarkers 및 actigraphic 측정에 근거를 둔 circadian 표현형 단으로 참가자의 정확한 분류에 따라 성과에 있는 일주 리듬을 조사하는 방법을 제시합니다.

초록

지속적으로 발전하는 '시계 주변' 사회에서 생물학, 생리학 및 심리학의 변화가 우리의 건강과 성과에 어떤 영향을 미치는지에 대한 이해를 높일 필요가 있습니다. 이 도전 안에 포함, 수 면과 circadian 리듬에 개별 차이 대 한 계정 증가 필요, 뿐만 아니라 실제 세계에서 성능에 하루 중 시간의 영향을 탐구. 객관적인 수면/각성 모니터링, 생물학적 샘플의 행동 및 분석에 주관적인 설문지 기반 방법에서 수면과 circadian 리듬을 측정하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 이 백서는 개인을 초기, 중급 또는 후기 circadian 표현형 그룹(EPS/ICPs/LCP)으로 분류하는 여러 기술을 결합하는 프로토콜을 제안하고 현장에서 일주 성능 테스트를 수행하는 방법을 권장합니다. 대표적인 결과 actigraphy에서 파생 된 나머지 활동 패턴에 큰 차이 보여, circadian 단계 (희미한 빛 멜 라 토 닌 발병 및 코 티 솔 각성 응답의 피크 시간) circadian 표현형 사이. 또한, EMP와 LCP 사이의 일주 성능 리듬의 현저한 차이는 일주기 표현형을 고려할 필요성을 강조합니다. 요약하자면, 영향을 미치는 요인을 제어하는 데 어려움이 있음에도 불구하고, 이 프로토콜은 circadian 표현형이 성능에 미치는 영향에 대한 실제 적인 평가를 허용합니다. 이 백서는 현장에서 circadian 표현형을 평가하는 간단한 방법을 제시하고 성능 연구를 설계 할 때 하루 중 시간을 고려할 필요성을 지원합니다.

서문

행동 수준에서, 개별 적인 휴식/활동 패턴을 평가하는 것은 손목 actigraphy를 통해 주관적인 설문지 기지를 둔 방법 또는 객관적인 감시를 사용하여 행해질 수 있습니다. 액티그래픽 데이터는 총 수면 시간, 수면 효율 및 수면 개시 후 의 기상 을 포함하는 다양한 수면 매개 변수에 대한 폴리소노그래피 (PSG)에 대해 검증되었습니다^1. PSG는 수면 측정을 위한 금본위제로 알려져 있지만, 수면 실험실²밖에서 장기간 사용하는 것은 쉽지 않습니다. 따라서 actigraphs는 PSG에 대한 간단하고 비용 효율적인 대안을 제공하고 24 시간 휴식 / 활동 패턴을 모니터링 할 수 있도록하기위한 것입니다. 주관적인 자기 보고 측정은 뮌헨 크로노타입 설문지(MCTQ)^3,또는 아침-저녁 설문지(MEQ)를 사용하여 일주 선호도를 사용하여 '크로노타입'을 정의할 수^있습니다4. 이 스펙트럼의 어느 쪽 끝에 있는 단은 중간 circadian 표현형으로 그(것)들을 가진 초기 circadian 표현형 (EPS) 및 늦은 circadian 표현형 (LCP)로 불릴 수 있습니다.

EMP와 Lcp는 그들의 행동 (즉, 수면/각성 패턴)을 통해 명확하게 구별되지만, 이러한 개인의 차이는 또한 부분적으로 생리학⁵ 및 유전 적 소인^6,,7의변화에 의해 구동됩니다. 생리학적 바이오마커는 종종 개인의 circadian 단계/타이밍을 결정하는 데 사용됩니다. circadian 타이밍을 나타내는 주요 호르몬의 두 멜 라 토 닌, 한밤중에 피크에 도달 하는 저녁에 상승, 그리고 코 티 솔, 아침에 피크^8. 이러한 circadian 단계 마커를 사용 하 여, 수 면-각 성 패턴에 개별 차이 식별할 수 있습니다. 예를 들어, 희미한 빛 멜라토닌 발병(DLMO)^99,10 및 코티솔 각성 반응의 시간^11,,12 피크는 심질에서 일찍 피크, 이는 코어 체온^13의circadian 리듬에 의해 미러링된다. 타액은 이러한 호르몬이 세포 물질을 추출할 필요 없이 방사선 면역분석(RIA) 또는 효소 연계 면역흡착 분석(ELISA)으로 분석될 수 있는 쉽고 안전하며 비침습적인 수집을 가능하게 합니다. RIA 및 ELISA는 방사성 표지된 동위원소(예를 들어,^{요오드(125}I) 또는 효소 연계 항체^14)를포함하는 항원 항체 반응을 통해 생물학적 샘플(예를 들어, 혈액, 혈장 또는 타액)에서 항원의 농도를 검출하는 민감하고 특이적인 세포이다.

상수 루틴(CR) 및 강제 비동기(FD)와 같은 엄격하게 통제된 실험실 프로토콜은 내인성 일주기^리듬을연구하기 위한 연대기학 분야의 금본위제(15)이다. 그러나, 상황 데이터를 수집 하 고 결과의 외부 타당성을 증가 하는 인공 실험실 설정 외부 그들의 가정 환경에서 개인을 공부 하는 증가 필요가 있다. 따라서 현장에서 개인의 차이를 분류, 측정 및 평가하는 더 나은 방법이 필요합니다. 또한, 신체적(호기성 용량, 근력) 및 인지(반응 시간, 지속적인 주의력, 집행 기능) 성능의 다양한 측정에서 일주 변화는^{16일저녁에}더 나은 성적을 거둔 ECT와^17일저녁에 Lcp로 밝혀졌다. 이것은 하루 중 시간과 circadian 표현형이 연구 연구에서 성능 테스트를 수행 할 때 고려되는 요인이되어야한다는 것을 강조합니다.

실험실 연구에 사용되는 다양한 측정 및 프로토콜의 수는 고도로 통제 된 조건을 구현 할 수 있습니다. 필드 연구는 영향을 미치는 요인의 수 때문에 더 도전적인 경향이 있습니다. 따라서, 여러 기술을 결합하여 보다 전체적인 접근법을 사용하면 가정 환경에서 개인의 행동, 심리학 및 성능을 모니터링할 때 더 많은 정확도를 제공할 수 있다^18. 여기서, MCTQ, 액티그래피 및 생리학적 바이오마커를 사용하여 circadian 표현형의 개별적인 차이를 식별하기 위해 현장에서 용이하게 구현될 수 있는 방법에 대해 논의한다. 우리는 이 변수가 circadian 표현형 단 사이에서 현저하게 다를 것이고 크로노타입과 유의하게 상관될 것이라는 가설을 세울 것입니다 (= MCTQ에서 수집된 자유일 (MSF_sc)에중간 잠을 정정했습니다). 또한, 우리는 각 circadian 표현형 그룹에 대해 별도로 데이터를 분석 할 필요성을 강조, 일주 성능을 측정하는 방법을 제안한다. 전체 인구 수준에서만 데이터를 분석하면 일주 성능 리듬의 차이가 가려질 것이라고 가정합니다.

프로토콜

여기에 설명된 모든 방법은 버밍엄 대학 연구 윤리 위원회의 승인을 받았습니다.

1. 참가자 선별 및 실험 설계

1. 헬싱키 선언에 따라 적절한 윤리적 승인에 따라 모든 방법을 수행하고 참여하기 전에 모든 참가자의 서면 동의를 얻습니다.
2. 수면, 신경 학 또는 정신 장애의 사전 진단없이 참가자를 모집, 수면에 영향을 미치는 약물을 복용하지 않고, 멜라토닌 이나 코티솔 리듬.
3. 교대 근무자가 아니고, 참가자가 지난 달 에 두 개 이상의 시간대를 여행하지 않았는지 확인하고 연구에 자유롭게 참여할 수 있습니다 (즉, 액티워치 착용에 전념할 수 있고, '자유로운 날'에 타액 샘플을 제공하고 특정 시간에 성능 테스트를 위해 참석하십시오 (섹션 2.1 참조).
4. 포함 기준을 통과한 참가자를 초대하여 초기 설정 회의에 참석하여 동의를 얻고, 설문지 데이터를 수집하고, 집에서 타액 샘플을 수집하는 교육을 받고, 액티그래픽 장치및 수면 일기로 설정하도록 초대합니다. 이 회의에서 참가자들에게 생리학적 샘플링 프로토콜을 숙지하여 필요한 것이 무엇인지 이해하도록 합니다(섹션 3 참조).
5. 참가자들에게 수면/각성 변수의 개인차이와 업무 및 자유일^3일에대한 빛의 노출을 평가하는 뮌헨 크로노타입 설문지(MCTQ)를 작성하도록 요청합니다. 이를 통해 크로노타입의 마커로 사용되는 자유 일(MSF_sc)에서수정된 중간 수면 시간을 계산할 수 있습니다.

2. 액티그래피 및 수면 일기

1. 적어도 2 주^{동안 19} (연구 목표에 따라 더 긴 기간이 될 수 있습니다), 참가자들에게 손목 활동 모니터 또는 'actigraph'를 착용하고, 휴식 / 활동 패턴을 수집하고, 연구 기간 동안 빛 (1-32,000 럭스) 데이터를 수집하도록 요청하십시오.
2. 각 참가자에게 목욕/샤워(방수가 아님)를 제거하고 가벼운 데이터를 수집할 수 있도록 소매를 덮는 것을 방지하는 등 액티그래프 사용 방법에 대한 세부 정보를 제공합니다. 비지배적인 손목에 액티그래프를 착용해야 합니다.
3. 액티그래피와 함께 액티그래피 데이터에서 파생된 수면/각성 분석을 용이하게 하기 위해 각 참가자에게 매일 수면 일기를 제공합니다. 취침 시간, 수면 시간, 야간 각성, 기상 시간, 수면 의 질, 낮잠 및 액티그래프가 제거된 시간을 포함한 질문이 있는지 확인합니다.
4. 필요한 것에 따라 매개 변수를 etting 나머지 / 활동 분석을위한 행동 데이터를 수집 (이 연구는 30Hz 샘플링 주파수 및 중간 감도 설정을 사용). 매일 취침 시간에 대한 세부 정보를 추출하고 수면 일기와 제조업체의 소프트웨어 또는 대안에 대한 입력(예: 연구와 관련된 액티그래픽 변수를 얻기 위해 오픈 소스 유효성을 검사한 코드)에 대한 입력을 얻을 수 있습니다.

3. 생리샘플링

1. 폴리프로필렌 수집 튜브 또는 살리벳에 라벨을 붙임으로써 샘플링 팩을 미리 준비합니다(이 연구에서 는 7 mL 플라스틱 비쥬사용). 참가자 ID 번호, 아침 또는 저녁 및 개별 샘플링 번호로 튜브에 레이블을 지정합니다. 실수시 사용할 '여분의' 튜브를 포함합니다.
2. 참가자들이 샘플을 채취할 때 타임스탬프를 찍을 수 있도록 아침 및 저녁 프로토콜에 대한 샘플 수집 레코드 시트를 준비합니다(예: 아침 샘플 1, 촬영 시간 = hh:mm, 아침 샘플 2, 촬영 시간 = hh:mm). 참가자 ID 번호, 계절 정보 날짜 및 포토 기간 계산 위치를 포함합니다.
   참고: 군사 시간을 사용하여 AM/PM에 문제가 없도록 하는 것이 중요합니다. 아침과 저녁 샘플링 튜브에 대한 다른 컬러 라벨을 사용하여 샘플을 구별할 수도 있습니다.
3. 참가자들에게 가정/직장 환경에서 타액 샘플을 채취하는 방법을 훈련하는 동안 생리샘플링 및 미리 만들어진 팩에 대한 관련 프로토콜을 제공합니다.
4. 참가자가 잠자리에 들고 원하는 시간에 깨어날 수 있는 자유일에 샘플을 수집해야 함을 참가자에게 알립니다(예: 알람 없이). DLMO의 신뢰할 수 있는 계산을 보장하기 위해 참가자는 습관적인 취침 시간을 지나 깨어 있어야 하기 때문에 성능 테스트 전날 저녁 타액 샘플링 프로토콜을 수행해서는 안 됩니다.
5. 참가자들에게 타액 샘플을 주기로 결심할 수 있을 때 연구 2주 동안 아침과 저녁(같은 날)을 할당해 달라고 한다. 참가자들에게 아침 샘플을 수집하고 같은 날 저녁 샘플을 채취하도록 권고합니다.
   참고 : 샘플링 순서 (아침 다음 저녁) 수면 타이밍의 변화가 결과에 영향을 미치지 않도록해야합니다 (저녁 샘플이 먼저 습관적 인 취침 시간을 지나 깨어 있어야하는 경우, 이것은 다음 날 찍은 경우 아침 샘플에 영향을 미칠 수 있습니다).
6. 코티솔 각성 응답을 위한 아침 샘플링 프로토콜
   1. 타액 샘플이 첫 번째 웨이크 업 (침대에 있는 동안) 첫 번째 1 5 분마다 다음 1 ~ 2 시간 동안 30 분마다 수집되도록하십시오.
   2. 이 기간 동안 참가자는 알코올 음료, 인공 색소가 들어있는 음료 및 테스트 기간 동안 음료를 삼가고 샘플링 기간 동안 치약유무에 관계없이 치아 를 닦지 않도록하십시오.
   3. 모든 샘플이 제공되면, 참가자가 연구팀에 의해 수집 될 때까지 -20 °C에서 자신의 냉장고에 자신의 샘플을 저장해야합니다.
      참고 : 가능한 경우 냉동 샘플을 저장하는 것이 가장 좋지만 다음 날 수집 될 때까지 냉장고에 보관하면 실행 가능한 상태로 유지됩니다. 2004년 인간 조직법(HTA)에 따라 분석 수행 기관에서 HTA 라이선스를 보유하지 않는 한 샘플을 수집하여 수집한 후 7일 이내에 수집하여 세포가 렌더링되어야 합니다.
7. 희미한 빛 멜라토닌 개시를 위한 저녁 샘플링 프로토콜
   1. 타액 샘플은 습관적인 취침 후 1-2 시간까지 습관적인 취침 시간 전에 3-4 시간마다 30 분마다 수집되도록하십시오 (예 : 습관적 취침 시간이 22:00 시간인 경우 참가자는 18:00 /19:00h에서 23:00/00:00h까지 시작됩니다). 적절하게 라벨이 붙은 바이알에 침을 뱉어 타액 샘플을 수집합니다 (1 번부터 2, 3 등으로 시작).
   2. 이 기간 동안, 참가자는 습관적인 취침 전 6 시간 (예 : 차, 커피, 코카콜라)에서 카페인이 함유 된 음료 (예 : 습관적 인 취침 시간이 22:00 시간인 경우, 카페인 섭취는 수집 당일 16:00 h)에 중단해야합니다.
   3. 참가자가 희미한 빛에 실내에 앉아 있는지 확인하십시오 (예를 들어, 단일 테이블 램프가 바람직하게는 빨간 불빛, 실내 의 반대편에, 오버 헤드 조명, 전자 스크린, 커튼이 닫혀 있지 않습니다). 참가자는 알코올이나 인공 색소가 함유 된 음료를 마시지 않도록하고 샘플링 기간 동안 치약유무에 관계없이 치아를 닦지 마십시오.
   4. 참가자가 뭔가를 먹고 싶은 경우, 화장실에 가거나 비 카페인 음료를 만들기, 그들은 샘플의 수집 후 즉시 그렇게하고 다음 샘플이 수집 될 예정되기 전에 15 분 동안 다시 앉아하려고합니다. 시료 사이에 음식이 소비되는 경우, 참가자들이 다음 시료를 채집하기 15분 전에 물로 입을 씻어내도록 하십시오.
   5. 참가자가 샘플링 기간 동안 희미한 빛 (바람직하게는 빨간색 빛)에 남아 있도록 다른 모든 객실이 동일한 조명 조건을 가지고 있는지 확인하십시오.
   6. 모든 샘플이 제공되면, 참가자가 연구팀에 의해 수집 될 때까지 -20 °C에서 자신의 냉장고에 자신의 샘플을 저장해야합니다.
      참고: 참가자가 희미한 조명 프로토콜을 준수하는 것이 중요합니다. 가능한 경우, 연구원은 강도와 스펙트럼 조성을 모니터링하기 위해 조명 조건을 측정해야합니다.

4. 방사선 면역 분석

1. 각 시점에서 상대 농도를 결정 하기 위해 인간의 타 액에서 멜 라 토 닌과 코 티 솔의 RIA 또는 ELISA를 수행.
   참고 : 이러한 대표적인 결과의 절차는 요오드⁽¹²⁵I) 방사성 라벨 추적자 및 고체 상 분리와 RIA를 사용했다. 이 프로토콜은 영국 서리 대학, 연대기 학 연구소에서 일상적으로 사용된다²⁰.
2. 멜라토닌 농도가 세 가지 기준 측정값(처음 세 개의 샘플)의 두 가지 표준 편차를 초과하는 시점으로 개별 DMO를 계산합니다.
   참고: 이 방법은 고정 속도 농도^14를사용하는 것과 비교하여 개별 기준선 차이를 조정합니다. 다른 방법은 샘플링에 사용되는 시간에 따라 사용될 수 있다(예를 들어, 전체 프로파일^14에대해 24시간 동안).
3. 코티솔 피크를 아침 코티솔 각성 반응 중에 기록된 가장 높은 코티솔 농도의 시간으로 계산합니다.

5. 일주 성능 테스트

참고 : 이 프로토콜에 사용된 조치는 정신 운동 경계 작업 (PVT)^21,그리고 카롤린스카 졸음 척도 (KSS)^22입니다. 그러나, 다른 테스트는 연구의 목적에 따라 동일한 디자인을 유지 하는 데 사용할 수 있습니다 (예를 들어, 연구 작업 메모리에 circadian 표현형의 영향을 조사 하는 경우, 메모리 작업이 필요 합니다).

1. 참가자들에게 테스트 전 일주일 동안 적어도 한 번(작업에 따라) 연습 시험을 수행하여 설정에 익숙해지도록 요청한다.
   참고: 연습 시험은 모니터링하는 경우 원격으로 수행할 수 있습니다. 연습 테스트의 수는 연구에서 사용되는 작업에 따라 조정되어야 합니다. 예를 들어, 보다 복잡한 집행 기능 작업은 더 간단한 작업에 비해 고원에 도달하기 위해 여러 가지 연습 테스트가 필요할 수 있습니다.
2. 특정 시계 시간에 조사되는 시간 포인트의 수에 따라 연구 가설에 따라 테스트 세션을 정렬합니다.
   참고: 연구 설계에 따라 가정이나 실험실에서 성능 테스트를 수행할 수 있습니다. 프로토콜의 시간에 민감한 특성으로 인해 가정 환경에서 성능 테스트가 수행되는 경우 참가자가 스스로 수행하고 시간과 날짜가 스탬프가 찍히는지 확인하기 위해 규정 준수를 모니터링해야 합니다.
3. 관련 장치에서 테스트를 수행합니다(이 연구는 DQ67OW, i7-2600 프로세서, 4GB RAM, 표준 키보드 및 마우스가 있는 32비트 데스크톱을 사용했습니다).
   참고: 랩톱, iPad 또는 기타 장치를 테스트하는 데 필요한 경우 마우스와 트랙 패드 대 터치 스크린의 응답에 대한 잠재적 인 가변성으로 인해 모든 참가자와 각 테스트 세션 전반에 걸쳐 동일한 장치 및 설정이 사용되었는지 확인하십시오.

6. 분석

1. 수집된 5가지 변수에 대한 값에 기초하여 circadian 표현형 그룹을 분류한다: MSF_sc,웨이크업 시간, 코티솔 각성의 피크 시간, DLMO 및 수면 개시(컷오프는 표 1에 주어진다).
2. 각 참가자에 대해 변수당 점수를 할당합니다. 변수는 ECP 범주에 있는 경우 0, ICP 범주에 있는 경우 1, LCP 범주에 있는 경우 2가 할당됩니다. 예를 들어 참가자가 모든 변수에 대한 LCP 범주에 있는 경우 10점의 점수를 누적합니다. 0-10의 총 점수 중 참가자는 EMP (0-3), IIP (4-6) 및 Lcp (7-10)로 참가자를 식별합니다.
3. 총 점수에서 circadian 표현형의 하위 범주는 다음과 같이 결정될 수 있습니다: 0 = 극단적인 ECP, 1 = 명확한 ECP, 2 = 보통 ECP, 3 = 온화한 ECP, 4 = 초기 ICP, 5 = ICP, 6 = 후기 ICP, 7 = 경증 LCP, 8 = 보통 LCP, 9 = 명확한.
   참고: 통계 분석은 개별 연구에 대한 연구 질문에 기초하여 결정되어야 합니다. 데이터가 정규 분포를 따르지 않는 경우 비파라메트릭 테스트를 사용해야 합니다. 시간 효과 의 시간을 결정 하기 위해 사후 hoc 테스트를 실행 해야 합니다. 여러 파라미터를 측정할 때 여러 비교를 추가로 수정해야 합니다(예: p-값의 FDR 보정).

결과

이러한 결과 EMP와 LLC는 이전에 Facer-Childs, Campos,^{외. 23에}의해 간행되었습니다. 게시자로부터 모든 권한을 얻었습니다. 세 그룹 (초기, 중급 및 후기)의 조사가 필요한 연구의 경우 동일한 방법과 차단을 사용할 수 있습니다.

Circadian Phenotyping (표 1, 표 2 및 그림 1)
이 논문에 제시된 첫번째 가설은 단이 잠과 circadian 변수에서 현저하게 다를 것이라는 것입니다. 본 연구에 참여한 참가자들(n=22)으로부터, EMP로 분류된 사람들은 0-1과 8-10 사이의 모든 LCP(표 1에주어진 컷오프)의 점수를 가졌다. 이러한 결과를 확인하기 위해 각 변수에 대해 그룹 평균을 비교했습니다. MSF_sc는 LPM에서 06:52±00:17 h에 비해 EMP에 대한 02:24±00:10 시간이었다(t(t(36) = 12.2, p< 0.0001). 생리학적 마커는 또한 두 그룹 사이에서 유의히 달랐다. DLMO는 EMP에서 20:27±00:16 h및 LCPS에서 23:55±00:26 h에서 발생하였다(t(t(30) = 6.8, p< 0.0001). 코티솔 각성의 피크 시간은 EMP에서 07:04 ±00:16 h및 11:13±00:23 시간 LCP에서 발생하였다(t(t(36) = 8.0, p< 0.0001). 동일한 관계는 EMP에서 22:57 ±00:10 h및 LCP에서 02:27±00:19 h에서 발생하는 평균 수면 발병과 함께 수면 개시 및 기상 타이밍에 대한 액티그래픽 변수로 관찰되었다(t(34) = 8.9, p< 0.0001) 및 절충제에서 06:33±0.10 h 및 10:13±00:18 시간 LCP에서 일어나는 시간 (t(t(34) = 9.9, p< 0.0001). 지속 시간, 효율성 및 대기 시간을 포함하는 다른 수면 변수는 그룹 간에 유의한 차이가없었다(표 2).

두 번째 가설은 MCTQ로부터 수집된 MSF_sc가 금 표준 액티그래픽 및 일주기 상 바이오마커와 유의히 상관관계가 있다는 것이다. 그림 1은 MSF_sc가 DLMO(R2² = 0.65) 및 크게 상관관계가 있음을 보여줍니다. p < 0.0001), 코티솔 각성 반응의 피크 시간 (R² = 0.75, p & 0.0001), 수면 발병 (R² = 0.80, p & 0.0001) 및 웨이크 업 시간 (R² = 0.86, p & 0.0001).

이 대표적인 결과는 다른 circadian 표현형 단이 생리적인 변수에서(DLMO 및 아침 코티솔의 피크 시간)에서 뿐만 아니라 잠 개시/상쇄 (즉, 깨우기 시간)에 있는 명확한 다름이 있다는 것을 보여줍니다.

대각선 테스트(그림 2)
그것은 하루 의 과정을 통해 여러 번 테스트 하 여, 주관적인 졸음과 성능에 일주 리듬 각 그룹에서 식별 될 수 있을 것 이라고 가설 (EPS/LCPs). 또한 circadian 표현형을 고려하지 않고 전체 그룹 수준에서만 데이터를 분석하면 일주 변화가 잘못 표현될 것이라고 가정했습니다.

PVT 및 KSS에 대한 전체 그룹 수준에서 상당한 일주 변화가 발견되었다. 08:00 h 시험 세션에서 PVT 성능은 주관적인 졸음(p=0.024)과 마찬가지로 14:00p h 시험(p=0.027)보다 현저히 느렸다.p 08:00 h와 20:00h(p = 0.041) 사이에서도 PVT 성능이 현저히 느려진 것으로 나타났다.

각 그룹을 개별적으로 분석했을 때, PVT 성능의 상당한 일주 변화는 LLP에서 발견되었지만 EMP에서는 발견되지 않았습니다. Lcp는 14:00 h(p = 0.0079)에 비해 08:00 h에서 현저히 나빠졌고 08:00 h(p = 0.0006)에 비해 20:00 h에서 더 나빴습니다. 주관적인 졸음은 각 그룹 내의 중요한 일주 변화를 보였다. EMP는 08:00 h(p = 0.0054)에 비해 20:00 h에서 더 높은 졸음을 보고했습니다. 반대는 08:00 h에 가장 높은 졸음을 보고 하는 LCP에서 관찰 되었다 그리고 가장 낮은 20:00 h. 졸음 08:00 h보다 상당히 높았다 14:00 h 와 20:00 LCP에서 시간 (모두 p & 0.0001).

그림 1: 선형 회귀 분석은 액티그래피 및 생리학적 바이오마커를 사용하여 수면/항적 변수 간의 관계를 보여줍니다. 자유일(MSF_sc)에서수정된 중간 절전 모드는 x축에 시간(h)으로 표시됩니다. 초기 circadian 표현형 (EMP)는 빨간 상자에 파란 상자, 늦은 circadian 표현형 (LCP)에 도시됩니다. (a)코티솔 각성 반응의 피크 시간 (h),(b)깨어 있는 시간 (h),(c)희미한 빛 멜 라 토 닌 발병 (DLMO) (h),(d)수 면 발병 시간 (h). ^R2 값은 오른쪽 하단 모서리에 표시되며 유의 수준은 **** = p < 0.0001로 표시됩니다. 이 그림은 Facer-Childs, 외²³. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: 카롤린스카 졸음 척도 및 정신 운동 경계 작업(PVT) 성능의 일주 변형 곡선. 시간(h)은 x축에 표시됩니다. 전체 그룹 결과는 제 1 열, 두 번째 열의 초기 circadian 표현형 (EPS) 및 세 번째 열에서 후기 circadian 표현형 (LCP)에 표시됩니다. (a)주관적인 졸음 (KSS) 점수,(b)PVT (들)에서 반응 시간. 2차 다항식 비선형 회귀 곡선이 장착되었습니다. 유의 수준은 ns (중요하지 않음), *(p < 0.05), **(p < 0.01), ***(p < 0.001) 및 ****(p < 0.0001)로 표시됩니다.p 이 그림은 Facer-Childs, 외²³. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

가변 측정	ECP 카테고리	ICP 카테고리	LCP 카테고리
액티그래픽 웨이크업 시간	< 07:30 h	07:31 - 08:29 h	> 08:30 h
아침 코티솔의 피크 시간	lt; 08:00	08:01 - 08:59 h	> 09:00 h
희미한 빛 멜 라 토 닌 발병 (DLMO)	lt; 21:30 h	21:31 - 22:29 h	> 22.30 시간
액티그래픽 수면 개시	lt; 23:30 h	23:31 - 00:29 h	> 00:30 h
무료 일 (MSFsc)에중간 수면수정	< 04:00 h	04:01 - 04:59 h	> 05:00 h
변수당 점수	0	1	2
총 점수	0 - 3	4 - 6	7 - 10
하위 범주	0 = 극단적인 ECP 1 = 명확한 ECP 2 = 보통 ECP 3 = 마일드 ECP	4 = 초기 ICP 5 = ICP 6 = 늦은 ICP	7 = 경미한 LCP 8 = 보통 LCP 9 = 명확한 LCP 10 = 극한 LCP

표 1: 초기(ECP), 중간(ICP) 및 후기(LCP) 그룹으로 의한 circadian 자형질 에 대한 분류 차단. 각 변수는 결과에 따라 참가자당 점수가 할당되며 총 점수(0-10)는 각 그룹 및 각 하위 범주로 분류할 수 있도록 합니다.

가변 측정	EMP	Lcp	중요성
샘플 크기	N = 16	N = 22	해당 /a
남성/여성 수	M = 7	M = 7	p = 0.51c
	F = 9	F = 15
연령(년)	24.69 ± 4.60	21.32 ± 3.27 년	p = 0.028a
높이(cm)	171.30 ± 1.97	171.10 ± 2.38	p = 0.97a
무게 (kg)	66.44 ± 2.78	67.05 ± 2.10	p = 0.88a
국경 (hh:mm)	02:24 ± 00:10	06:52 ± 00:17	p< 0.0001a
수면 개시 (hh:mm)	22:57 ± 00:10	02:27 ± 00:19	p< 0.0001a
웨이크 업 시간(hh:mm)	06:33 ± 0.10	10:13 ± 00:18	p< 0.0001a
수면 시간(h)	7.59 ± 0.18	7.70 ± 0.14	p = 0.72a
수면 효율 (%)	79.29 ± 1.96	77.23 ± 1.14	p = 0.46a
수면 발병 대기 시간(hh:mm)	00:25 ± 00:06	00:25 ± 00:03	p = 0.30b
위상 각도(hh:mm)	02:28 ± 00:16	02:34 ± 00:18	p = 0.84a
희미한 빛 멜라토닌 발병 (hh:mm)	20:27 ± 00:16	23:55 ± 00:26	p< 0.0001a
코티솔 피크 시간 (hh:mm)	07:04 ± 00:16	11:13 ± 00:23	p< 0.0001a

표 2: 일주기 표현형 그룹에 대한 연구 변수; 조기(EP) 및 후기(LP) 값은 MCTQ로부터 계산되는 자유일(MSFsc)에 평균 ±SD로 도시되는 나이를 제외한 평균 ±SEM으로 도시된다. 사용되는 통계 테스트의 유형은 수퍼 스크립트에 표시됩니다. 파라메트릭 테스트^a,비파라메트릭 테스트^b 및 Fisher의 정확한 테스트^c. 위상 각도 차이에 의해 결정 된다 (h) 희미한 빛 멜 라 토 닌 발병 사이 (DLMO) 그리고 수 면 발병. 모든 p 값은 FDR^{이 24로}수정됩니다. 이 표는 Facer-Childs, 외²³.

토론

행동에 circadian- 및 수면 의존적인 영향의 복잡한 상호 작용 때문에, 각각의 상대적인 기여를 탐구하는 것은 도전적입니다. 실험실 기반 프로토콜은 크게 비현실적이고 비용이 많이 들기 때문에 결과를 일상적인 기능^25와관련시 더 가난한 외부 타당성을 유지합니다. 따라서, 실제 상황에 일반화를 촉진하기 위해 자신의 가정 환경에서 개인을 공부하는 필요성이 증가하고있다. 현장 연구는 외인성 영향의 통제를 허용하지 않지만, 통합 된 접근 방식은 생물학적 및 환경 적 요인이 건강, 생리학 및 성능에 미치는 영향을 밝히는 데 도움이 될 수 있습니다^23,,26,,27. 이 프로토콜은 습관적인 루틴을 따르는 동안 가정 환경에서 개인을 모니터링 할 수 있도록 특별히 설계되었습니다. 이러한 타액 샘플링 프로토콜은 Amazon²⁸ 및 남극^29와 같은 까다로운 환경에서 성공적으로 수행되어 이 프로토콜을 쉽게 수행할 수 있습니다.

설문지는 광범위한 정보를 빠르고 간단하게 수집할 수 있는 수면 및 일주기 연구에 유용한 도구입니다. 그러나 주관적인 조치와 객관적인 조치 사이의 불일치는 개인의 차이를 연구하려고 할 때 어려움을 초래할 수 있습니다. 따라서, 여러 주관적이고 객관적인 측정을 수집할 수 있다는 것은 circadian 표현형 그룹의 분류를 강화할 수 있다. MCTQ, actigraphy, 생리 샘플링 및 성능 테스트 - 방법의 이 조합은 circadian 표현형에 있는 개별적인 다름이 고려되지 않는 경우에 결과가 어떻게 잘못 해석될 수 있는지 강조했습니다. 이러한 모든 변수를 측정하면 circadian 표현형 그룹의 가장 신뢰할 수 있는 분류가 제공되지만 요구 사항을 줄이도록 이 방법을 추가로 개발할 가능성이 있습니다. 예를 들면, 신뢰성은 조사될 남아 있더라도, 비용을 감소시키기 위하여, 연구원은 코티솔 샘플링 단계를 제거하거나 다른 설문지를 사용할 수 있었습니다. 그러나 DLMO는 circadian 타이밍에 대한 현재 의 황금 표준 마커이기 때문에 휴식 / 활동 패턴을 모니터링하기위한 표준 방법이기 때문에 평가에 포함시키는 필수 변수가 될 것입니다.

개별(내부 생물학적 시간)에 대한 타이밍을 기반으로 하는 대신 클럭 시간을 기반으로 성능 테스트를 예약하면 타당성이 향상되고 프로토콜을 실제 설정에 적용할 수 있습니다. 그러나 이 디자인의 한계는 주기시스템과 시간주의적 영향의 영향을 결정할 수 없다는 것입니다. 결과에 기여하는 특정 메커니즘을 확인할 방법이 없기 때문에 이것은 도전이됩니다. 그러나 이 프로토콜의 목적은 실제 시나리오에서 이러한 그룹을 조사하는 것이기 때문에 수면 종속 메커니즘을 줄이면 결과의 외부 유효성이 최소화됩니다. 따라서 통합 된 방법을 사용하는 것이 현장 연구에 더 적합하고 더 가능하다고 주장 할 수 있습니다.

성과의 직접적인 측정은 사회와 높게 관련이 있습니다, 그러나 다중 영향 요인, 특히 그들의 circadian 표현형 및 수면 압력에 따라 개별을 분류하는 필요를 고려하지 않고, 연구 결과는 중요한 결과를 놓칠 수 있었다는 것을 보입니다.

논의된 바와 같이, PVT와 KSS는 많은 연구 분야에서 널리 사용되고 있다. PVT의 단순성과 작업 지속 시간의 유연성은 여러 번의 테스트 시간을 요구하는 circadian 및 수면 제한 연구에서 사용하기에 매력적인 테스트이며, 수면^{부족30,,31의}민감한 마커인 것으로 나타났다. 테스트 정확도와 전반적인 반응 시간은 작업 지속 시간에 따라 증가하지만, 2 분, 5 분 및 10 분 PVT 작업은 모두 하루 관계의 유사한 시간을 보여줍니다^32.

당사의 프로토콜 설계는 다양한 성능 작업을 사용하여 구현할 수 있으며 필요한 경우 더 빈번한 시점에서 구현할 수 있습니다. 이전 연구는 에어로빅 용량¹⁵ 및 집행 기능^25와같은 물리적 및 인지 성능 메트릭 모두에서 하루 중 시간 효과를 보여 주었다. 이 프로토콜을 구현하고 개인의 차이를 고려하면 특히 엘리트 스포츠와 같은 틈새 환경에서 성능에 기여하는 메커니즘을 연구하는 방법에 대한 이해가 증가합니다. 요약하면, 이 프로토콜은 circadian 표현형의 실제 평가를 허용하고 성능에 하루 중 시간의 영향을 측정하는 방법에 대한 통찰력을 제공합니다.

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
Actiwatch Light	Cambridge Neurotech Ltd		Various different validated actigraph devices can be used depending on what is required
Sleep Analysis 7 Software	Cambridge Neurotech Ltd		Various different validated software can be used depending on what is required
7 ml plastic bijous			Various different tubes or salivettes can be used depending on what is required
DQ67OW, Intel Core i7-2600 processor, 4GB RAM, 32-bit Windows 7			Various different devices can be used depending on what is required