Name: collecting sleep, circadian, fatigue, and performance data in complex operational environments
Uploaded: 2019-08-08T14:30:00
Duration: 8 min 36 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Collecting Sleep, Circadian, Fatigue, and Performance Data in Complex Operational Environments at JoVE.com

Мы благодарим участников исследования и персонал авиакомпаний за их поддержку в сборе данных. Мы также благодарим членов Лаборатории по борьбе с усталостью в Исследовательском центре НАСА Эймс за помощь в этом проекте. Это исследование было поддержано программой безопасности системы НАСА.

EEFE является консультантом для Baby Sleep Science, и она получила финансирование поездок из Университета штата Вашингтон, Чикагского университета, Пьюгет-Саунд пилотов, Национальный совет по безопасности, и Американская академия медицины сна и сна научно-исследовательского общества. Другие авторы не имеют раскрытия информации, чтобы сообщить.

Методы, описанные в этой рукописи, дают представление о структуре сна, циркадных фазах, рейтингах усталости и выступлениях пилотов во время дневных полетов, включая ранние запуски, высокую нагрузку в середине дня и поздние окончания. Сочетание этих методов показало, что на все эти факторы влияют скромные изменения времени начала работы и рабочей нагрузки. Оценивая систематический график исследований и интегрируя эти меры в простое в использовании приложение с сенсорным экраном, большой объем данных был собран в сложных условиях. Использование этого сочетания методов позволило более четко интерпретировать изменения в бдительности и производительности в нетрадиционные дневные рабочие смены.
Эта конструкция и реализация методов измерения объективного сна, циркадных, усталостных и производительность данных имеют решающее значение в обеспечении определения того, как время начала работы влияет на пилотов во время дневных полетов в отсутствие биоритмов. Протокол был разработан для обеспечения систематического сопоставления условий, а также минимизации неудобств для участников и максимального сбора данных в оперативно соответствующие сроки. Это важнейшие шаги по сбору значимых данных в оперативных средах. Эти меры были подтверждены как в лабораторных, так и в полевых исследованиях, что важно для интерпретации результатов. Хотя исследование было разработано для того, чтобы участники могли самостоятельно завершить процедуры обучения, предучебное брифингимеет сядек имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы добровольцы понимали процедуры исследования и важность поддержания согласованности при завершении тесты и вопросы, особенно для PVT.
Вывод о том, что продолжительность сна и изменения сроков в зависимости от времени начала работы согласуется с предыдущими исследованиями в небольших образцах людей, которые использовали PSG для оценки времени сна59,60. Хотя ранние старты и поздние финиши могут посягать на время сна, большая выборка данных, собранных в оперативной среде, дает представление о неожиданных способах, которыми участники теряют сон. Например, зона обслуживания пробуждения, которая представляет собой сильнейший диск бодрствования, возникает непосредственно перед обычным сном. В лабораторных исследованиях, участники были показаны, что испытывают трудности со сном во время зоны обслуживания бодрствования61,62,63. Ожидалось, что участники могут попытаться лечь спать на несколько часов раньше, чем обычно, чтобы подготовиться к ранним стартам. Ожидалось также, что в результате попытки начать сон во время зоны обслуживания после, участники могут проявлять длительную задержку сна во время сна, предшествующего ранним стартам; однако это не так. Эти данные подчеркивают важные различия между лабораторией и полем и свидетельствуют о необходимости сбора данных о сне в оперативных условиях.
Хотя циркадная информация о фазе была получена в подмножестве индивидуумов, изменения циркадной фазы, наблюдаемые в каждом типе расписания, отражают изменения, наблюдаемые во времени сна. Добавление циркадной фазы к этому протоколу повысило способность понимать, почему оценки усталости и производительность изменились при начале работы. Оповещение и производительность следуют циркадный ритм, с самой низкой бдительности и беднейших производительности, как правило, совпадает со сроками aMT6s акрофазы. Хотя было установлено, что циркадные ритмы большинства участников сместились в ожидаемом направлении по отношению к навязанного рабочего графика, было также установлено, что этот сдвиг был переменным между отдельными лицами. Это говорит о том, что некоторым людям может быть труднее адаптироваться к ранним или поздним графикам, что приводит к скромному циркадное несогласованность. Сочетание этих методов способствовало более эффективному толкованию этих выводов.
Собранные данные о сне также позволили лучше понять, почему оценки усталости и производительность изменились по сравнению с различными графиками работы. Например, было установлено, что во время ранних стартов и поздних финишей, Рейтинги Самн-Перелли и PVT производительность была беднее с каждым из этих графиков. Это имеет смысл, потому что пилоты получили меньше сна во время ранних стартов и поздних финишей по отношению к базовому, что означало, что они начисляли долги сна с каждым днем по этим графикам. В отличие от этого, производительность PVT также была более низкой с каждым днем во время высокой рабочей нагрузки в середине дня графики начала. В течение полуденного графика количество сна, полученное пилотами, не отличалось от продолжительности сна во время сбора исходных данных. В результате этого вывода следует, что более низкие показатели, наблюдаемые в середине дня, вряд ли будут обусловлены острым ограничением сна. Было бы очень трудно интерпретировать оценки усталости и данные о производительности без данных сна, что делает сочетание этих методов важным.
Хотя эти методы были разработаны и успешно реализованы, этот подход может повлечь за собой некоторые проблемы. Например, возможно, что участники могут забыть, когда и как завершить некоторые процедуры. Полезно регулярно общаться с добровольцами, чтобы подтвердить, что они выполняют задания в соответствии с протоколом, особенно на первом этапе сбора мочи. Кроме того, риск потери данных увеличивается по мере увеличения продолжительности исследования, поскольку люди могут потерять или повредить свои учебные устройства. Если исследование запланировано на несколько недель, как это было в случае с данным исследованием, то может быть желательно загрузить данные в середине исследования, чтобы уменьшить потенциальную потерю данных и пересмотреть соответствие протоколу. Недостаточное или отсутствующее количество данных может снизить интерпретацию результатов, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы люди собирали данные надлежащим образом.
Есть много возможных приложений для этих методов в других рабочих условиях. Эти методы могут быть использованы для характеристики сна, циркадной фазы, усталости и производительности в профессиях с необычной практикой планирования или экологическими соображениями, например во время космических полетов или военных операций. Кроме того, существует много перспективных мероприятий и контрмер, оцениваемых в лабораторных условиях, таких как использование синего обогащенного света для ускорения сдвига циркадной фазы, стратегическое визирование на рабочем месте, гипнотики для максимального сна возможности, и стимуляторы, такие как кофеин для повышения бдительности. Хотя такие подходы могут быть доказаны как эффективные в контролируемых лабораторных условиях, развертывание таких инструментов и технологий в оперативных условиях должно быть оценено для подтверждения их эффективности в снижении усталости в реальном мире. Сочетание актиграфии, дневников сна, циркадной фазовой информации, рейтингов усталости и сбора PVT в сочетании с простым в использовании программным приложением для облегчения администрирования задач обеспечивает адекватные данные для оценки эффективности вмешательства. Сочетание этих методов имеет значительный переводческий потенциал для других сложных оперативных сред, где может быть трудно развернуть более инвазивные усилия по сбору данных.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Actiwatch Spectrum Pro</td>
			<td>Philips Respironics, Bend OR, USA</td>
			<td>1099351</td>
			<td>The number listed in the Catalog Number section is the Reference number for Actiwatch Spectrum Pro.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iPod Touch 5Th gen</td>
			<td>Apple Inc., Cupertino CA, USA</td>
			<td>A1509</td>
			<td>The number listed in the Catalog Number section is the Model number. Newer generations of iPods can be used for data collection.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medline DYND30261 Zip-Style Biohazard Specimen Bags, Plastic, Latex Free, 9&#34; Length, 6&#34; Width, Clear</td>
			<td>Medline Industries, Inc., Northfield IL</td>
			<td>DYND30261</td>
			<td>The number listed in the catalog Number section is the Part number</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medline DYND80024 24 hours Urine Collection Bottle, 3000 mL</td>
			<td>Medline Industries, Inc., Northfield IL</td>
			<td>DYND80024</td>
			<td>The number listed in the catalog Number section is the Part number</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Moveland 3ml Disposable Plastic Transfer Pipettes</td>
			<td>Moveland</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nordic Ice NOR1038 No-Sweat Reusable Long-Lasting Gel Pack, 16 oz. (Pack of 3)</td>
			<td>Nordic Cold Chain Solutions</td>
			<td>0858687005050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Office Depot Brand Print-Or-Write Color Permanent Inkjet/Laser File Folder Labels, OD98817, 5/8&#34; x 3 1/2&#34;, Dark Blue</td>
			<td>Office Depot, Inc.Boca Raton FL, USA</td>
			<td>660-426</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Philips Actiware 6.0.9</td>
			<td>Respironics, Inc., Murrysville PA, USA</td>
			<td>1104776</td>
			<td>This software is used to analyze sleep recorded through Actiwatch Spectrum Pro</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Push cap, neutral for 7 mL tubes</td>
			<td>Sarstedt, Numbrecht, Germany</td>
			<td>65.793</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SAS software 9.4</td>
			<td>SAS Institute, Cary, NC</td>
			<td>https://www.sas.com/en_us/software/visual-statistics.html</td>
			<td>This software is used to analyze the data. Any statistical software (e.g., SPSS, R) can be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shipping material</td>
			<td>FedEx, USPS, UPS</td>
			<td></td>
			<td>Any company can be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Specimen Collector Urine/Stool White 26 oz.</td>
			<td>McKesson Corporation, San Francisco CA</td>
			<td>16-9522</td>
			<td>The number listed in the catalog Number section is the Part number</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tube 7 mL, 50x16mm, PS</td>
			<td>Sarstedt, Numbrecht, Germany</td>
			<td>58.485</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

collecting sleep, circadian, fatigue, and performance data in complex operational environments

Потеря сна и циркадная несогласованность способствуют значительной доле оперативных аварий и инцидентов. Контрмеры и проекты планирования работы, направленные на смягчение усталости, обычно оцениваются в контролируемых лабораторных условиях, однако эффективность перевода таких стратегий в оперативные среды может быть сложной для оценки. В данной рукописи кратко излагается подход к сбору данных о сне, циркадном, усталости и производительности в сложной рабочей среде. Мы изучили 44 пилотов авиакомпаний в течение 34 дней, пока они летали по фиксированному расписанию, которое включало базовый сбор данных с 5 днями утренних рейсов, четырьмя ранними рейсами, четырьмя высокорабочих полуденными рейсами и четырьмя поздними рейсами, которые приземлились после полуночи. Каждый рабочий блок был разделен на 3-4 дня отдыха. Для оценки сна, участники носили запястье изношенных научно-проверенных деятельности монитор непрерывно и завершена ежедневная сна дневники. Для оценки циркадной фазы пилотам было предложено собрать всю мочу, произведенную в четырех-восьми почасовых бункерах в течение 24 ч после каждого дежурного блока для оценки 6-сульфатоксимелатонина (aMT6s), который является биомаркером циркадного ритма. Для оценки субъективной усталости и объективной работы участникам было предоставлено устройство с сенсорным экраном, используемое для завершения шкалы усталости Самн-Перелли и задачи психомоторной бдительности (PVT) во время и после каждого полета, а также в будильнике, в середине дня, и Сном. Используя эти методы, было установлено, что продолжительность сна была сокращена во время ранних стартов и поздних отделоков относительно базовой линии. Циркадная фаза смещалась в соответствии с графиком пошлин, но в пике aMT6 s был широкий диапазон между людьми по каждому графику. Производительность PVT была хуже на ранних, высокой рабочей нагрузке и поздних графиках по отношению к базовому показателю. В целом, сочетание этих методов было практичным и эффективным для оценки влияния потери сна и циркадной фазы на усталость и производительность в сложной рабочей среде.

Watch this Scientific Journal Video about Collecting Sleep, Circadian, Fatigue, and Performance Data in Complex Operational Environments at JoVE.com

Collecting Sleep, Circadian, Fatigue, and Performance Data in Complex Operational Environments

Потеря сна и циркадная несогласованность способствуют многочисленным оперативным несчастным случаям и инцидентам. Эффективность контрмер и проектирования планирования работы, направленных на смягчение усталости, может быть сложной задачей для оценки в оперативных условиях. В данной рукописи кратко излагается подход к сбору данных о сне, циркадном, усталости и производительности в сложных оперативных условиях.

Сбор данных о сне, циркациане, усталости и производительности в сложных оперативных средах

Sleep loss and circadian misalignment contribute to a meaningful proportion of operational accidents and incidents. Countermeasures and work scheduling ...

Сбор данных о бдительности и производительности в оперативных условиях является сложной задачей. Наш протокол предоставляет набор инструментов для сбора данных об усталостных контрмерах в реальном мире. Наш протокол позволяет проводить оценку сна, производительности и циркадной фазы в сложных оперативных условиях.Эти методы могут быть использованы для оценки распространенности дефицита сна и циркадного несовсляния в нескольких оперативных когортах. Эти методы могли бы также лучше информировать продольное состояние о долгосрочных последствиях для здоровья хронической потери сна и циркадного нестолии. Поскольку участники не находятся под наблюдением исследовательского персонала, крайне важно в полной мере описать процедуры сбора данных и часто работать с участниками.Перед началом процедуры сбора данных выберите монитор активности, который был проверен на полисомнографию в лабораторной среде. Поручить каждому участнику носить монитор активности плотно и надежно крепится на запястье не доминирующей рукой в течение всего экспериментального периода. Удаление мониторинга активности для таких видов деятельности, как плавание или душ, следует отметить в ежедневном дневнике сна, чтобы отличить удаление монитора активности от бездействия во время сна.Если монитор активности включает функцию маркера события, попросите участника коснуться маркера всякий раз, когда монитор активности удаляется. Для того, чтобы помочь нам с анализом. Поручить участнику нажать маркер события, когда ходить спать и просыпаться для каждого эпизода сна для повышения информации, полученной в дневнике сна и для оказания помощи в анализе.Назначив участнику монитор активности, выберите приложение для ежедневного сбора данных. Заполуполув участнику базовый вопросник с демографической информацией, прежде чем участвовать в каких-либо процедурах исследования, чтобы помочь в интерпретации результатов исследования. Поручите участнику заполнить дневник сна с помощью приложения до и после основного эпизода сна.После пробуждения от основного эпизода сна у участника указывают время пробуждения, количество и продолжительность пробуждения и качество сна. Поручите участникам документировать продолжительность и время любого сна и ожидаемого времени сна в дневнике сна непосредственно перед сном. Для отслеживания PVT прочитайте следующие инструкции для каждого участника, чтобы гарантировать, что каждый участник получает одинаковое обучение.Пожалуйста, держите устройство в положении ландшафта каждый раз и наведите каждый из ваших больших пальцев на устройство в нескольких миллиметрах от экрана все время вы принимаете тест. Во время теста нажмите на экран, используя большой палец вашей доминирующей руки. Это рука, которую вы обычно пишете с.Как только вы видите красные цифры прокрутки в поле вы должны использовать большой палец от доминирующей руки, чтобы ответить на раздражители во всех тестах. Цифры на дисплее показывают, как быстро вы ответили каждый раз, тем меньше число, тем лучше вы сделали. Попробуйте сделать все возможное и получить наименьшее число вы, возможно, может каждый раз.Если вы нажмете на экран слишком рано, прежде чем номера появляются вы увидите сообщение об ошибке FS с указанием фальстарт. Если вы нажмете с помощью не доминирующей руки, то вы увидите сообщение ERR с указанием ошибки избежать FS и ERR. Если вы забыли поднять большой палец, тестовый экран напомнит вам через некоторое время.Продемонстрируйте правильное положение устройства сенсорного экрана и расположение большого пальца, принимая PVT и поручить участнику держать устройство сенсорного экрана в режиме самолета с Wi-Fi выключен во все времена. Поручите участнику инициировать PVT в то время, которое не отвлекает. Если возникают отвлекающие факторы, обратите внимание на количество отвлекающих факторов в приложении после тестирования.На вершине спуска каждого полета участник общается со своим рабочим партнером, чтобы гарантировать, что он или она может занять некоторое время в сторону для выполнения учебных задач и что окружающая среда свободна от отвлекающих факторов. Для измерения производства 6-сульфатоксимелатонина для оценки циркадной фазы предоставьте участнику набор мочи, журнал мочи и инструкции в учебный день. Комплект мочи включает в себя писсуар шляпу или писсуар кувшин.Несколько пипеток, пять помеченных трубок для сбора мочи за 24-часовую коллекцию, две дополнительные трубки и белые наклейки, чистые пакеты с замками с почтовым застежкой-молнией. Доставка материалов, пакет со льдом, журнал сбора мочи и копия инструкций для справки во время каждого блока сбора. Сообщите участнику, чтобы собрать всю мочу производится в течение 24 часов, начиная с того времени, участник просыпается для первого сбора мочи в день, продолжая в четыре часа блоков в течение дня и восемь часов блок ночь в общей сложности пять образцов.Чтобы получить образец мочи поручить участнику использовать новый pipett для каждого образца для передачи небольшого количества мочи из контейнера сбора в новую небольшую трубку на образец, пока трубка, по крайней мере половина полной. После укупорки участник должен обозначить трубку номером, указывающим образец сбора дня. Помеченная трубка должна быть помещена в большой почтовый замок biohazard мешок и мешок должен быть помещен в коробку с холодной упаковке.Затем убедитесь, что каждому участнику предоставляется предоплаченная и предварительно адресованная этикетка доставки. Здесь показан пример актиграммы, полученной из монитора активности, используемого для отслеживания продолжительности сна, времени сна, времени бодрствования и качества сна. Для этого человека время сна и продолжительность значительно различаются как функция времени начала работы, как оценивается смешанных эффектов регрессии анализа.Этот репрезентативный стол отображает время сна, время бодрствования, продолжительность сна и качество сна по типу расписания, как сообщили несколько участников в своих дневниках сна. Участники лечь спать в среднем около 23:10 часов на базовом блоке, перед сном для раннего графика работы блок значительно отличается от базового с участниками отчетности ранее перед сном до раннего времени начала службы. Время сна в течение полудня и поздние часы службы также значительно отличались от базовых показателей, при этом участники сообщали о более поздних сном.Участники лечь спать значительно позже в дни отдыха по сравнению с базовым уровнем. Участники получили значительно меньше сна на ранних стартах по сравнению с базовым уровнем, в то время как продолжительность сна на других типах расписания не отличалась от исходной линии. 6-Sulatoxymelatonin акро фазы для каждого человека, который участвовал в процедурах сбора мочи путем исследования блока показали, что в соответствии с выводами о сне основной циркадной фазы был значительно перенесен в зависимости от времени начала работы.Использование смешанных эффектов регрессионный анализ выводы были похожи как на упущения и скорость реагирования на PVT. Участники показали значительное увеличение упущений для каждого типа графика по сравнению с базовым уровнем. В то время как выступления участников в дни отдыха были похожи на базовые.Наиболее важным шагом в этой процедуре является надлежащая подготовка участников для выполнения учебной задачи. Особенно для сбора данных PVT. Такое сочетание методов и тестового укоренившееся приложения позволяет сбор данных о сне, производительности и циркадной фазе в оперативных средах.

Research

JoVE Journal

Behavior

Assessing Functional Performance in the Mdx Mouse Model

Assessing Functional Performance in the Mdx Mouse Model

Оценивая эксплуатационные качества в<em&gt; Mdx</em&gt; Мышь Модель

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a severe and progressive muscle wasting disorder for which no cure is available. Nevertheless, several potential ...

Eye Tracking, Cortisol, and a Sleep vs. Wake Consolidation Delay: Combining Methods to Uncover an Interactive Effect of Sleep and Cortisol on Memory

Отслеживание глаз, Кортизол, и сна против задержки консолидации Wake: Объединяя методы, чтобы раскрыть интерактивного Влияние сна и кортизола на память

Although rises in cortisol can benefit memory consolidation, as can sleep soon after encoding, there is currently a paucity of literature as to how these ...

Multifunctional Setup for Studying Human Motor Control Using Transcranial Magnetic Stimulation, Electromyography, Motion Capture, and Virtual Reality

Многофункциональный установки для изучения управления двигателем человеческого Использование транскраниальной магнитной стимуляции, электромиографии, Motion Capture, и виртуальной реальности

The study of neuromuscular control of movement in humans is accomplished with numerous technologies. Non-invasive methods for investigating neuromuscular ...

The Treadmill Fatigue Test: A Simple, High-throughput Assay of Fatigue-like Behavior for the Mouse

Бегущая испытания на усталость: Простой, высокая пропускная способность Количественный анализ Усталость типа поведения для мыши

Fatigue is a prominent symptom in many diseases and disorders and reduces quality of life for many people. The lack of clear pathogenesis and failure of ...

Manipulation of Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) and Sleep in Rats and Mice by Acupuncture

Manipulation of Epileptiform Electrocorticograms ECoGs and Sleep in Rats and Mice by Acupuncture

Манипуляция Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) и сна у крыс и мышей иглоукалывание

Ancient Chinese literature has documented that acupuncture possesses efficient therapeutic effects on epilepsy and insomnia. There is, however, little ...

A Computational Method to Quantify Fly Circadian Activity

Вычислительный метод для количественного определения летать суточного деятельности

In most animals and plants, circadian clocks orchestrate behavioral and molecular processes and synchronize them to the daily light-dark cycle. ...

Noninvasive, High-throughput Determination of Sleep Duration in Rodents

Неинвазивный, высок объём определение продолжительности сна в грызунов

Traditionally, sleep is monitored by an electroencephalogram (EEG). EEG studies in rodents require surgical implantation of the electrodes followed by a ...

A High-performance Liquid Chromatography Measurement of Kynurenine and Kynurenic Acid: Relating Biochemistry to Cognition and Sleep in Rats

Высокая производительность жидкостной хроматографии измерение Кинуренин и Кинуреновая кислота: касающиеся биохимии познания и сна у крыс

The kynurenine pathway (KP) of tryptophan degradation has been implicated in psychiatric disorders. Specifically, the astrocyte-derived metabolite ...

Chronic Sleep Deprivation in Mouse Pups by Means of Gentle Handling

Хронический спать в мыши щенков с помощью нежный обработка

Sleep is critical for proper development and neural plasticity. Moreover, abnormal sleep patterns are characteristic of many neurodevelopmental disorders. ...

Automated Measurements of Sleep and Locomotor Activity in Mexican Cavefish

Автоматические измерения сна и двигательной активности в мексиканской Cavefish

Across phyla, sleep is characterized by highly conserved behavioral characteristics that include elevated arousal threshold, rebound following sleep ...