Simuleret mikrotyngdekraft påvirker søvn og fysiologiske rytmer, viser undersøgelse

Simulerede effekter af mikrotyngdekraft påvirker markant rytmicitet og søvn hos mennesker, finder en ny undersøgelse fra University of Surrey. Sådanne forstyrrelser kan negativt påvirke astronauternes fysiologi og ydeevne i rummet.

Tidligere fund har vist, at astronauter udsat for mikrotyngdekraft, simuleret via 60 dages konstant sengeleje ved en 6° hoved-ned vippevinkel, oplever ændringer i fysiologien, herunder immunundertrykkelse, øget inflammation og reduceret muskelmasse og knogletæthed. Et mindre undersøgt aspekt af fysiologi vedrørende virkningerne af mikrotyngdekraft er imidlertid søvn og biologiske rytmer.

Hovedforfatter Dr. María-Ángeles Bonmatí-Carrión, en post-doc forsker ved University of Surrey (i øjeblikket ved CIBERFES (Carlos III Health Institute), University of Murcia og Principal Investigator ved Murcian Institute of Biosanitary Research, sagde:"Dette er første gang, at søvn og forskellige biologiske rytmer er blevet evalueret fra et integrerende perspektiv i en hoved-ned-tilt sengeleje-protokol i så lang tid (60 dage).

"Vi er sikre på, at disse resultater vil tjene til at designe nye protokoller, der har til formål at forbedre søvn og rytmisk robusthed i rummet. Derudover kan vores resultater også anvendes på andre processer såsom aldring eller påvirkningen af ​​konstant kropsholdning i vores søvn og rytmer. "

I en undersøgelse koordineret af European Space Agency på MEDES-rumklinikken i Toulouse gennemførte 20 mænd en 90-dages protokol bestående af to ugers baseline, før 60 dages konstant sengeleje ved en 6° hoved-ned-vippevinkel, som simulerede virkningerne af mikrotyngdekraft oplevet af astronauter. Protokollen sluttede med to ugers bedring.

For at vurdere virkningen af ​​simuleret mikrotyngdekraft analyserede forskerholdet håndledshudtemperatur, motorisk aktivitet, lyseksponering og daglig søvnighed gennem hele 90-dages protokollen. Søvn blev vurderet gennem elektroencefalogram (EEG) over en 24-timers tidsserie i løbet af to dage i baseline, tre dage i sengeleje og én gang i bedring. Under disse sessioner tillod spytprøvetagning måling af fasen og amplituden af ​​melatonin, et hormon, der regulerer søvn-vågen-cyklusser og kortisolsekretion, kroppens vigtigste stresshormon.

Forskere observerede et fald i amplituden af ​​temperatur, aktivitet og søvnighedsrytmer under sengeleje. Søvnvarigheden faldt i begyndelsen af ​​sengeleje, og deltagerne sov i gennemsnit mindre end 6,5 timer om natten gennem hele undersøgelsen.

Forskere bemærker, at delvis søvnmangel af lignende omfang har vist sig at resultere i ændringer i immunsystemets funktion og inflammatorisk status under både sengeleje og rumflyvning. Det omvendte blev fundet for dagssøvn (lur), hvor en stigning i lur, især i begyndelsen af ​​undersøgelsen, blev opdaget.

Resultaterne bekræftede også den tidsmæssige sammenhæng mellem perifer hudtemperatur og melatoninsekretion, selv under sengelejeforhold. Forbindelsen mellem perifer temperatur og forskellige søvnstadier (håndledshudens temperatur stiger, når søvnen bliver dybere) gik dog tabt under sengeleje, hvilket kunne indikere en forstyrrelse i termoreguleringsprocesser relateret til søvn.

Seniorforfatter professor Simon Archer, professor i molekylærbiologi af søvn ved University of Surrey, sagde:"Biologiske rytmer forstyrres, og søvn er begrænset i rumflyvning, og dette påvirker fysiologi og ydeevne. Den normale kropsholdningscyklus er et væsentligt forstærkningssignal for biologisk rytmicitet og dens fjernelse i denne protokol og fravær i rumflyvning bidrager sandsynligvis til reduktion i rytmiske amplituder af mange af de variabler, der er studeret her.

"Disse resultater har vigtige konsekvenser for fremtidig rumflyvning, men også for forhold, hvor individer er begrænset til langtids sengeleje."

Professor Derk-Jan Dijk, direktør for Surrey Sleep Research Center, sagde:"Forskning udført i store kohorter, såsom den britiske biobank, har tidligere givet beviser for den forudsigende værdi af amplitude af 24-timers rytme for fremtidig sundhed. Den nuværende data understreger, at dette vigtige aspekt af menneskets fysiologi og adfærd kan blive forstyrret af tilstande som langvarig sengeleje og rumflyvning."

Denne undersøgelse blev offentliggjort i tidsskriftet npj Microgravity .

Yderligere resultater relateret til forstyrrelse af genekspression i denne undersøgelse blev for nylig offentliggjort i iScience .

Flere oplysninger: María-Ángeles Bonmatí-Carrión et al., Effekt af 60 dages hovednedadtilt sengeleje på amplitude og fase af rytmer i fysiologi og søvn hos mænd, npj Microgravity (2024). DOI:10.1038/s41526-024-00387-3

Journaloplysninger: npj Mikrotyngdekraft , iScience

Leveret af University of Surrey