Studie zeigt, dass simulierte Mikrogravitation den Schlaf und den physiologischen Rhythmus beeinflusst

Laut einer neuen Studie der University of Surrey wirken sich die simulierten Auswirkungen der Mikrogravitation erheblich auf Rhythmus und Schlaf beim Menschen aus. Solche Störungen könnten die Physiologie und Leistung von Astronauten im Weltraum beeinträchtigen.

Frühere Erkenntnisse haben gezeigt, dass Astronauten, die der Mikrogravitation ausgesetzt sind, simuliert durch 60 Tage konstanter Bettruhe bei einem Neigungswinkel von 6° mit dem Kopf nach unten, physiologische Veränderungen erfahren, einschließlich Immunsuppression, verstärkter Entzündung sowie verringerter Muskelmasse und Knochendichte. Ein weniger untersuchter Aspekt der Physiologie in Bezug auf die Auswirkungen der Schwerelosigkeit betrifft jedoch den Schlaf und den biologischen Rhythmus.

Die Hauptautorin, Dr. María-Ángeles Bonmatí-Carrión, Postdoktorandin an der University of Surrey (derzeit am CIBERFES (Carlos III Health Institute), Universität Murcia und leitende Forscherin am Murcia Institute of Biosanitary Research, sagte: „Das ist Es ist das erste Mal, dass der Schlaf und verschiedene biologische Rhythmen aus einer integrativen Perspektive in einem Kopf-nach-unten-Bettruheprotokoll über einen so langen Zeitraum (60 Tage) bewertet wurden.

„Wir sind davon überzeugt, dass diese Ergebnisse zur Entwicklung neuer Protokolle zur Verbesserung des Schlafs und der rhythmischen Robustheit im Raum verwendet werden. Darüber hinaus können unsere Ergebnisse auch auf andere Prozesse wie das Altern oder die Auswirkungen einer konstanten Körperhaltung auf unseren Schlaf angewendet werden.“ unsere Rhythmen.

In einer von der Europäischen Weltraumorganisation koordinierten Studie an der MEDES-Weltraumklinik in Toulouse befolgten 20 Männer ein 90-Tage-Protokoll, das zwei Wochen Baseline und anschließend 60 Tage konstante Bettruhe bei einem Kopf-nach-unten-Neigungswinkel von 6° umfasste, was eine Simulation darstellte die Auswirkungen der Schwerelosigkeit, die Astronauten spüren. Das Protokoll endete mit einer zweiwöchigen Genesung.

Um die Auswirkungen der simulierten Mikrogravitation zu beurteilen, analysierte das Forschungsteam während des 90-Tage-Protokolls die Hauttemperatur am Handgelenk, die motorische Aktivität, die Lichtexposition und die Tagesmüdigkeit. Der Schlaf wurde mittels Elektroenzephalogramm (EEG) über eine 24-Stunden-Zeitreihe für zwei Tage zu Studienbeginn, drei Tage bei Bettruhe und einmal während der Erholungsphase beurteilt. Während dieser Sitzungen wurden Speichelproben verwendet, um die Phase und Amplitude von Melatonin zu messen, einem Hormon, das den Schlaf-Wach-Rhythmus und die Sekretion von Cortisol, dem wichtigsten Stresshormon des Körpers, reguliert.

Forscher beobachteten während der Bettruhe eine Abnahme der Amplitude der Temperatur-, Aktivitäts- und Schläfrigkeitsrhythmen. Mit Beginn der Bettruhe verringerte sich die Schlafdauer und im Durchschnitt schliefen die Teilnehmer während der gesamten Studie weniger als 6,5 Stunden pro Nacht.

Die Forscher stellen fest, dass ein teilweiser Schlafentzug in ähnlichem Ausmaß zu Veränderungen der Funktion des Immunsystems und des Entzündungszustands während Bettruhe und Raumflug führt. Das Gegenteil wurde beim Tagesschlaf (Nickerchen) beobachtet, wobei eine Zunahme der Nickerchen, insbesondere zu Beginn der Studie, festgestellt werden konnte.

Die Ergebnisse bestätigten auch den zeitlichen Zusammenhang zwischen der peripheren Hauttemperatur und der Melatoninsekretion, selbst unter Bettruhebedingungen. Allerdings ging der Zusammenhang zwischen der peripheren Temperatur und den verschiedenen Schlafphasen (die Hauttemperatur am Handgelenk steigt mit zunehmender Schlaftiefe) während der Bettruhe verloren, was auf eine Störung der mit dem Schlaf verbundenen Prozesse der Thermoregulation hinweisen könnte.

Der Hauptautor Professor Simon Archer, Professor für Molekulare Schlafbiologie an der University of Surrey, sagte: „Biologische Rhythmen werden während des Raumflugs gestört und der Schlaf wird eingeschränkt, was sich auf die Physiologie und Leistung auswirkt.“ Der normale Haltungszyklus ist ein wichtiges Verstärkungssignal. für die biologische Rhythmik und ihre Unterdrückung in diesem Protokoll sowie ihre Abwesenheit in der Raumfahrt tragen wahrscheinlich zur Verringerung der rhythmischen Amplituden vieler hier untersuchter Variablen bei.

„Diese Ergebnisse haben wichtige Implikationen für die zukünftige Raumfahrt, aber auch für Bedingungen, unter denen Einzelpersonen auf langfristige Bettruhe angewiesen sind.“

Professor Derk-Jan Dijk, Direktor des Surrey Sleep Research Centre, sagte: „Forschung in großen Kohorten wie der UK Biobank hat bereits Beweise für den prädiktiven Wert der Rhythmusamplitude über 24 Stunden für die zukünftige Gesundheit geliefert.“ Die Daten verdeutlichen, dass dieser wichtige Aspekt der menschlichen Physiologie und des menschlichen Verhaltens durch Bedingungen wie längere Bettruhe und Raumfahrt gestört werden kann. »

Diese Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht npj Mikrogravitation.

Weitere Ergebnisse im Zusammenhang mit der Störung der Genexpression in dieser Studie wurden kürzlich in veröffentlicht iScience.