NASAs lyseffektundersøgelse søger døgnrytmeløsninger for astronauter

Besætningsmedlemmer på Den Internationale Rumstation (ISS) kan opleve solopgange og solnedgange hurtigt efter hinanden - omkring 16 "solnedgange" om dagen, fordi rumstationen cirkler Jorden en gang hvert 90. minut.

De fleste mennesker fungerer regelmæssigt på en 24-timers cyklus kendt som en døgnrytme. Men rumstationsmiljøet skaber en afvigelse fra den cyklus af lyse og mørke astronauter er vant til derhjemme. En høj arbejdsbyrde, behovet for at arbejde "nathold", spændingen ved rumfart, plus det usædvanlige miljø kan forstyrre astronauternes døgnure. Disse faktorer kan kombineres for at forstyrre søvnen, hvilket igen kan påvirke ydeevnen.

At være lysvågen, når de burde sove, er faktisk en langvarig udfordring blandt ISS-besætningsmedlemmer. Undersøgelser af astronauter, der fløj mellem 2001-2011 med rumfærgen og 2006-2011 på stationen, viste, at astronauter sov betydeligt mindre i rummet, end de gjorde på Jorden. Omkring ¾ af dem rapporterede, at de brugte søvnfremmende piller under deres 6-måneders missioner. Brug af koffein er også almindeligt blandt ISS-astronauter for at bekæmpe døsighederne i dagtimerne.

Men NASA søger en bedre måde at løse problemet på. Hemmeligheden ligger i selve lyset. Det er kendt, at det blåberigede lys, der udsendes af vores bærbare computere, kan holde os vågne om natten. En ny NASA-undersøgelse vil undersøge, hvordan man kan bruge det til gavn for menneskeheden, og ikke kun på ISS.

Denne lysundersøgelse - kendt som Lighting Effects-undersøgelsen - falder sammen med en lys-"makeover" på rumstationen. Lysstofrørene på stationen udskiftes med et nyt system af solid-state lysdioder (LED'er). Ikke alene er LED'erne mere energieffektive og sikrere, de kan bogstaveligt talt kaste alverdens lys over studieemnet.

Brigham and Women's Hospital's Dr. Steven Lockley og Thomas Jefferson University's Dr. George Brainard er de medansvarlige efterforskere af Lighting Effects-undersøgelsen. Lockley forklarer:"Lys har en række effekter på vores søvn og døgnrytme; er et naturligt stimulerende middel og kan forbedre årvågenhed og ydeevne, og hjælper også med at nulstille 24-timers uret, når det bliver ude af sync. Det menneskelige øje indeholder et lysfølsomt protein kaldet melanopsin, anderledes end de stænger og kegler, vi bruger til at se, som registrerer lys i øjet og medierer disse effekter. Melanopsin er mest følsomt over for blåt lys med kort bølgelængde og ved at øge eller formindske andelen af ​​disse blå bølgelængder i hvidt lys, vi kan øge årvågenheden, eller fremme søvn, henholdsvis."

Lockley siger, "NASA har udviklet et multi-LED-belysningssystem for at drage fordel af disse lyseffekter. Systemet kan give millioner af forskellige lysspektre. Vi gør ikke ISS til et diskotek, men vi kommer til at bruge tre forskellige lysindstillinger. Vi bruger en generel lysindstilling, der giver et godt lys at se under normalt arbejde, en højere intensitet beriget med blåt lys, der øger årvågenheden og bedre kan skifte døgnuret, når det er nødvendigt, og en lavere intensitet blå bølgelængde-udtømt 'før-søvn' indstilling for at berolige hjernen og fremme søvn. Vi vil studere virkningen af ​​disse lys i fremtidige missioner."

Resultaterne af denne undersøgelse forventes at hjælpe med at definere retningslinjer for belysningsprotokoller under fremtidige ISS og menneskelige rummissioner. Undersøgelsesresultater bør gøre det klart, præcis hvornår og hvordan man bruger disse forskellige indstillinger af lysintensitet og spektrum. Disse resultater kan også føre til jordbaserede fordele, såsom at hjælpe med at styre søvnmønstre for skifteholdsarbejdere, eller endda udvikle behandlinger for søvnforstyrrelser eller jetlag.