Name: 人間の概日のフェノタイピングと現実世界での日系性能試験 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-04-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 16 s
Description: 学ぶ人間の概日リズム評価法。ミュンヘン・クロノタイプ質問票と唾液中メラトニン・コルチゾール測定、アクティグラフィーを組み合わせ、自宅環境で個人の概日時計型を正確に分類し、日中のパフォーマンス変動を神経科学・行動科学研究に活用する。

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この研究は、バイオテクノロジー・生物科学研究評議会(BBSRC、BB/J014532/1)と工学物理科学研究評議会(EPSRC、EP/J002909/1)からの資金提供によって支えられました。E.R.F.Cは、ウェルカムトラスト制度戦略支援基金(ISSF)スキームアクセラレータフェローシップ(ウェルカム204846/Z/16/Z)とオーストラリア政府、産業イノベーション省助成金(ICG000899/19/0602)によって支援されました。私たちの心から感謝は、アッセイ試薬のためのすべての参加者とストックグランド株式会社に感謝します。

ここに記載されているすべての方法は、バーミンガム大学研究倫理委員会によって承認されています.
1. 参加者のスクリーニングと実験計画
<ol><li>ヘルシンキ宣言に従って、適切な倫理的承認に従ってすべての方法を実行し、関与する前にすべての参加者から書面によるインフォームド・コンセントを得る。</li>
	<li>睡眠、神経疾患または精神疾患の事前診断を持たない参加者を募集し、睡眠、メラトニンまたはコルチゾールリズムに影響を与える薬を服用せずに。</li>
	<li>参加者がシフトワーカーでなく、参加者が過去1ヶ月以内に2つ以上のタイムゾーンを移動しておらず、研究に参加することができます(つまり、アクティウォッチの着用にコミットし、「自由な日」に唾液サンプルを提供し、特定の時間にパフォーマンステストのために出席することができます(セクション2.1を参照)。</li>
	<li>同意を得るために最初の設定の会議に出席する参加条件を通過した参加者を招待し、アンケートデータを収集し、自宅で唾液サンプルを収集する訓練を受け、アクティグラフィーデバイスと睡眠日記を設定します。この会議では、参加者に生理学的サンプリングプロトコルを理解し、必要な内容を理解してもらいます(セクション3を参照)。</li>
	<li>参加者に、睡眠/覚醒変数の個人差と仕事と自由日3の光暴露を評価するミュンヘンChronoTypeアンケート(MCTQ)を完了するように依頼します。これにより、クロノタイプのマーカーとして使用される空き日(MSFsc)での修正されたミッドスリープ時間の計算が可能になります。</li>
</ol>2. アクティグラフィーと睡眠日記
<ol><li>少なくとも2週間19(研究の目的に応じて長い期間を取ることができる)は、参加者に手首活動モニターまたは「アクティグラフ」を着用し、休息/活動パターンを収集し、研究期間を通じて光(1〜32,000ルクス)データを収集するよう依頼する。</li>
	<li>入浴/シャワー(防水ではない場合)の取り外しや、光データを収集できるようにそれらを覆う袖を防ぐなど、アクティグラフの使用方法の詳細を各参加者に提供します。非支配的な手首にアクティグラフが着用されていることを確認します。</li>
	<li>アクティグラフィーと組み合わせて、アクティグラフィーデータから得られた睡眠/覚醒分析を容易にするために、各参加者に毎日完了する睡眠日記を与えます。就寝時間、睡眠時間、夜間の目覚め、目覚めの時間、睡眠の質、昼寝、アクティグラフが取り除かれた時間など、質問が寄せられることを確認してください。</li>
	<li>必要に応じてパラメータを返す休息/活動分析のための活動データを収集します(この研究では、30Hzサンプリング周波数と中感度設定を使用)。毎日の就寝時間の詳細を抽出し、睡眠日記から起き上がる時間とメーカーのソフトウェアまたは代替手段への入力(例えば、研究に関連するアクティグラフィ変数を得るためにオープンソース検証コード)。</li>
</ol>3. 生理的サンプリング
<ol><li>ポリプロピレンコレクションチューブまたはサリベットにラベルを付けてサンプリングパックを事前準備します(この研究では7 mLプラスチックビジョを使用してください)。参加者ID番号、朝または夕方、および個々のサンプリング番号でチューブにラベルを付けます。間違いの場合に使用する「予備の」チューブを含めます。</li>
	<li>朝と夕方の両方のプロトコルのサンプル収集レコード シートを準備して、サンプルが採取されたときに参加者がタイムスタンプを取得できるようにします (たとえば、朝のサンプル 1、所要時間 = hh:mm、朝のサンプル 2、所要時間 = hh:mm)。参加者ID番号、季節情報の日付、およびフォト期間を計算するための場所を含めます。 注:午前/午後に問題がないことを確認するために軍事時間を使用することが重要です。</li>
	<li>自宅/職場環境で唾液サンプルを採取する方法のトレーニング中に、参加者に生理学的サンプリングと事前に作られたパックの関連プロトコルを与えます。</li>
	<li>参加者が希望の時間(アラームを必要とせずに)寝て目を覚ますことができる自由な日にサンプルを収集する必要があることを参加者に知らせます。DLMOの信頼性の高い計算を確実にするために、参加者は習慣的な就寝時間を過ぎて目を覚まし続ける必要があるため、パフォーマンステストの前日に夕方の唾液サンプリングプロトコルを実行しないでください。</li>
	<li>参加者に、唾液サンプルを与えることにコミットできる調査の第2週の間に、ある朝と1晩(同じ日に)を割り当てるように頼みます。同じ日に朝のサンプルを収集し、その後に夕方のサンプルを収集するように参加者にアドバイスします。 注:睡眠時間の変化が結果に影響を与えないように、サンプリング(朝と夕方)の順序に従う必要があります(夕方のサンプルが最初に習慣的な就寝時間を過ぎて目を覚ます必要がある場合、翌日に採取した場合、朝のサンプルに影響を与える可能性があります)。</li>
	<li>コルチゾール覚醒応答のための朝のサンプリングプロトコル
	<ol>
<li>唾液サンプルが最初の目覚めの時点(ベッドにいる間)、最初の1時間ごとに15分ごとに収集され、次の1〜2時間は30分ごとに、適切にラベル付けされたバイアル(No.1、2、3など)に唾液サンプルを吸い込んで採取します。</li>
		<li>この期間中、参加者は、アルコール飲料、人工着色料と食品を含む飲み物をテスト期間中は控え、サンプリング期間中は歯磨き粉の有無にかかわらず歯磨き粉の有無を控えます。</li>
		<li>すべてのサンプルが提供されたら、参加者が研究チームによって収集されるまで-20°Cで自分のサンプルを冷凍庫に保管することを確認してください。 注:可能であれば冷凍サンプルを保存することをお勧めしますが、翌日収集されるまで冷蔵庫に保管すると、そのまま残ります。ヒト組織法(HTA)2004では、分析を行う機関がHTAライセンスを保有していない限り、収集後7日以内にサンプルを収集して処理して細胞を失う必要があります。</li>
	</ol></li>
	<li>薄暗いメラトニン発症のための夜のサンプリングプロトコル
	<ol>
<li>唾液サンプルは、習慣的就寝時間の3~4時間前から、習慣的就寝時間の1~2時間後まで30分ごとに採取されるようにします(例えば、習慣的就寝時間が22:00の場合、参加者は18:00/19:00 hから23:00/00:00まで開始します)。適切にラベル付けされたバイアル(1から始まり、2、3など)に唾液サンプルを入れて採取します。</li>
		<li>この期間中、参加者は、習慣的な就寝時間の6時間前からカフェイン入りの飲み物(例えば、紅茶、コーヒー、コカコーラ)を控えるようにしてください(例えば、習慣的な就寝時間が22:00時間の場合、カフェインの消費量は収集日の16:00時間に停止する必要があります)。</li>
		<li>参加者が薄暗い光の中で屋内に座っていることを確認してください(<10ルクス、例えば、単一のテーブルランプが好ましくは赤い光で、部屋の反対側に、オーバーヘッドライトなし、電子スクリーンなし、カーテンが閉まっています)。参加者は、アルコールや人工着色料を含む飲料を飲むことを避け、サンプリング期間中に歯磨き粉の有無にかかわらず歯を掃除することを控えるようにしてください。</li>
		<li>参加者が何かを食べたい場合は、トイレに行くか、カフェインのない飲み物を作り、サンプルの採取直後に行い、次のサンプルが採取される前に15分間再び着席してみてください。サンプル間で食品が消費される場合は、参加者が次のサンプルの収集の15分前に水で口を洗い流すことを確認してください。</li>
		<li>他のすべての部屋が同じ光条件を持っていることを確認して、参加者がサンプリング期間の間薄暗い光(できれば赤色の光)にとどまるようにします。</li>
		<li>すべてのサンプルが提供されたら、参加者が研究チームによって収集されるまで-20°Cで自分のサンプルを冷凍庫に保管することを確認してください。 注: 参加者が薄暗い光のプロトコルに従うことは重要です。可能な場合、研究者は強度とスペクトル組成を監視するために光の状態を測定する必要があります。</li>
	</ol></li>
</ol>4. 放射免疫測定
<ol><li>ヒト唾液中のメラトニンおよびコルチゾールのRIAまたはELISAを実行し、各時点で相対濃度を決定する。 注:これらの代表的な結果の手順は、ヨウ素(125I)放射性標識トレーサーと固相分離とRIAを使用しました。このプロトコルは、英国サリー大学クロノバイオロジー研究所で日常的に採用されています。</li>
	<li>メラトニン濃度が 3 つの基準メジャー (最初の 3 つのサンプル) の 2 つの標準偏差を超える時点として、個々の DLMO を計算します。 注: この方法は、定格濃度14を使用する場合と比較して、個々のベースラインの違いを調整します。他の方法は、サンプリングで使用される時間ポイントに応じて使用することができる(例えば、完全プロファイル14のための24時間の期間にわたって)。</li>
	<li>朝コルチゾール覚醒応答中に記録された最高のコルチゾール濃度の時間としてコルチゾールピークを計算します。.</li>
</ol>5. 日系性能試験
注:このプロトコルで使用された措置は、精神運動警戒タスク(PVT)21、およびカロリンスカ眠気スケール(KSS)22です。22しかし、研究の目的に応じて同じ設計を維持する他のテストを使用することができます(例えば、研究が概日表現型が作業記憶に及ぼす影響を調査していた場合、メモリタスクが必要になります)。
<ol><li>セットアップに慣れるテストの前の週に、少なくとも 1 つの (タスクに応じて) 練習試用を実行するように参加者に依頼します。 注: 監視されている場合は、練習トライアルをリモートで実行できます。模擬試験の数は、スタディで使用されているタスクに基づいて調整する必要があります。たとえば、より複雑なエグゼクティブ機能タスクでは、単純なタスクに比べて、いくつかの練習テストが必要になることがあります。</li>
	<li>特定のクロックタイムで調査されているタイム ポイントの数に基づいて、調査の仮説に従ってテスト セッションを配置します。 注: 研究の設計に応じて、パフォーマンステストは家庭または研究室で行うことができます。プロトコルの時間に敏感な性質上、家庭環境でパフォーマンステストを行う場合、コンプライアンスを監視して、参加者が自分で実施していることを確認し、日時にスタンプを押す必要があります。</li>
	<li>関連するデバイスでテストを実施します(この調査では、DQ67OW、i7-2600プロセッサ、4GB RAM、標準キーボードとマウスを備えた32ビットデスクトップを使用)。 注:ラップトップ、iPad、またはその他のデバイスがテストに必要な場合は、マウスとトラックパッドとタッチスクリーンからの応答の変動の可能性があるため、すべての参加者と各テストセッションで同じデバイスと設定が使用されていることを確認してください。</li>
</ol>6. 分析
<ol><li>収集された5つの変数の値に基づいて概日表現型グループを分類する:MSFsc、起目時間、コルチゾール覚醒応答のピーク時間、DLMOおよび睡眠発症(カットオフは表1に示される)。</li>
	<li>各参加者に対して、変数ごとにスコアを割り当てます。変数は、ECP カテゴリー内にある場合は 0、ICP カテゴリー内にある場合は 1、LCP カテゴリー内にある場合は 2 が割り振られます。たとえば、参加者がすべての変数の LCP カテゴリに属している場合、10 のスコアが蓄積されます。0-10の合計スコアのうち、参加者はEPS(0-3)、ISP(4-6)、LMP(7-10)として識別されます。</li>
	<li>総スコアから、概日表現型のサブカテゴリは、0 = 極端な ECP、1 = 明確な ECP、2 = 中程度の ECP、3 = 軽度の ECP、4 = 初期 ICP、5 = ICP、6 = 後期 ICP、7 = 軽度の LCP、8 = 中程度の LCP、9 = 明確なように決定できます。 注:統計分析は、個々の研究のための研究の質問に基づいて決定する必要があります。非パラメトリック検定は、データが正規分布に従わない場合に使用する必要があります。一日の効果の時間を決定するために、後の一時的なテストを実行する必要があります。多くのパラメータを測定する場合、複数比較のさらなる補正(例えば、p値のFDR補正)を行う必要があります。</li>
</ol>

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<li>Loh, S., Lamond, N., Dorrian, J., Roach, G., Dawson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+validity+of+psychomotor+vigilance+tasks+of+less+than+10-minute+duration%5BTitle%5D)+AND+%22Behaviour+research+methods+instruments+and+computers%22%5BJournal%5D)">The validity of psychomotor vigilance tasks of less than 10-minute duration.</a> Behaviour research methods instruments and computers. 36 (2), 339-346 (2004).</li>
</ol>

B.M.とD.J.S.はストックグランド株式会社の共同取締役です。著者らは、他の競合する財政的利益を宣言しない。

概日と睡眠に依存する行動への複雑な相互作用のために、それぞれの相対的な貢献を探求することは困難です。実験室ベースのプロトコルは、ほとんど非現実的で高価であり、したがって、日常の機能25に結果を関連付ける際に、より悪い外部の有効性を保持します。したがって、現実世界の文脈に一般化を促進するために、家庭環境で個人を研究する必要性が高まっています。フィールドスタディでは外因性の影響を制御することはできませんが、統合されたアプローチは、生物学的および環境的要因の両方が健康、生理学およびパフォーマンス23、26、27,26,27にどのような影響を与えるかに光を当てるのに役立つかもしれません。このプロトコルは、習慣的なルーチンに従いながら、家庭環境の個人を監視できるように特別に設計されました。これらの唾液サンプリングプロトコルは、このプロトコルの実施の容易さをサポートするAmazon28や南極29などの困難な設定で成功裏に行われてきました。
アンケートは睡眠や概日研究に役立つツールであり、幅広い情報を迅速かつ簡単に収集できます。しかし、主観的な対策と客観的な対策の間の不一致は、個人差を研究しようとするときに困難を生み出す可能性があります。したがって、複数の主観的かつ客観的な手段を収集することができることは、概日表現型群の分類を強化することができる。この方法の組み合わせ (MCTQ、アクティグラフィー、生理学的サンプリング、パフォーマンステスト) は、概日表現型の個人差が考慮されない場合に結果を誤って解釈する方法を強調しています。これらの変数をすべて測定すると、概日表現型群の最も信頼性の高い分類が可能になりますが、要件を少なくするためにこの方法をさらに開発する可能性があります。例えば、信頼性はまだ調査される予定ですが、コストを削減するために、研究者はコルチゾールサンプリングステップを取り除くか、別のアンケートを使用することができます。しかし、DLMOは概日タイミングの現在のゴールドスタンダードマーカーであり、活動は休息/活動パターンを監視するための標準的な方法であるため、これは評価に含める必要不可欠な変数となるでしょう。
個々のタイミング(内部生物学的時間)に基づくタイミングではなく時計時間に基づいてパフォーマンステストをスケジュールすると、実現可能性が高まり、プロトコルを現実の設定で適用できます。しかし、この設計の制限は、概日系の影響とホメオスタティックな影響を判断できないことです。結果に寄与する特定のメカニズムを確認する方法がないため、これは課題となります。しかし、このプロトコルの目的は、実際のシナリオでこれらのグループを調査することなので、スリープ依存メカニズムを減らすことは、結果の外部の有効性を最小限に抑えるであろう。したがって、統合された方法を使用することは、フィールドスタディにとってより適用可能であり、より実現可能であると主張することができます。
直接的なパフォーマンスの尺度は社会に非常に関連していますが、複数の影響要因、特に概日表現型や睡眠圧に従って個人をグループ化する必要性を考慮せずに、研究が重要な結果を欠く可能性があるようです。
議論したように、PVTとKSSは多くの研究分野で広く使用されてきました。PVTのシンプルさとタスク期間の柔軟性は、複数回の試験時間を必要とする概日および睡眠制限研究で使用する魅力的な試験となり、睡眠剥奪30、31,31の敏感なマーカーであることが示されている。テスト精度と全体的な反応時間はタスクの期間とともに増加しますが、2分、5分および10分のPVTタスクはすべて、同じような日の関係の時間を示します32.
プロトコル設計は、さまざまなパフォーマンスタスクを使用して、必要に応じてより頻繁な時点で実装できます。これまでの研究では、有酸素能力15や執行機能25などの身体的および認知的パフォーマンス指標の両方で一日の効果の時間が示されています。このプロトコルを実装し、個人差を考慮すると、特にエリートスポーツなどのよりニッチな設定で、パフォーマンスに寄与するメカニズムを研究する方法の理解が高まります。要約すると、このプロトコルは概日表現型の実世界評価を可能にし、一日の時間がパフォーマンスに与える影響を測定する方法についての洞察を提供する。

行動レベルでは、個々の休息/活動パターンの評価は、主観的なアンケートベースの方法または手首の活動を通じて客観的な監視を使用して行うことができます。作動データは、睡眠時間の合計、睡眠効率、睡眠発症後の覚醒など、さまざまな睡眠パラメータに対してポリソムノグラフィー(PSG)に対して検証されています。PSGは睡眠測定のゴールドスタンダードとして知られているが、睡眠実験室2の外で長期間使用することは困難である。したがって、アクチグラフは、PSGに対してシンプルでコスト効率の高い代替手段を提供し、24時間の休息/活動パターンのモニタリングを可能にすることを意図しています。主観的自己申告措置は、ミュンヘンChronoTypeアンケート(MCTQ)3を用いて、または朝夕型アンケート(MEQ)4を用いて日単位の好みを使用して、自分の「クロ4ノタイプ」を定義することができる。3このスペクトルの両端のグループは、中間概日表現型(IMP)と呼ばれる初期概日表現型(EEC)および後期概日表現型(LMP)と呼ぶことができます。
EMPとLMPは、その行動(すなわち、睡眠/覚醒パターン)を通じて明確に区別できるが、これらの個人差はまた、生理学5および遺伝的素因66、77の変動によっても部分的に駆動される。生理学的バイオマーカーは、多くの場合、個人の概日段階/タイミングを決定するために使用されます。概日のタイミングを示す主なホルモンの2つは、夜中にピークに達するために夕方に上昇するメラトニンと、朝8にピークを迎えるコルチゾールである。これらの概日相マーカーを使用して、睡眠覚醒パターンの個人差を特定することができる。例えば、薄暗いメラトニン発症(DLMO)9、10およびコルチゾール覚醒応答9,1011,12,12の時間は、EPSにおけるピークの早い段階で、これはコア体温13の概日リズムによってミラーリングされる。唾液は、これらのホルモンを任意の細胞材料を抽出する必要なしに、放射性免疫アッセイ(RIA)または酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)によって分析することができる、簡単で安全で非侵襲的な収集を可能にします。RIAおよびELISAは、生体試料中の抗原の濃度(例えば、血液、血漿または唾液)を検出する感受性および特異的アッセイであり、放射性標識同位体(例えば、ヨウ素(125I)または酵素結合抗体14を含む抗原抗体反応を介する。
定常ルーチン(CR)や強制脱同期(FD)などの厳密に制御された実験室プロトコルは、内因性概日リズム15を研究するためのクロノバイオロジーの分野におけるゴールドスタンダードである。しかし、文脈データを収集し、結果の外部の有効性を高めるために、人工実験室の設定の外で自分の家庭環境で個人を研究する必要性が高まっています。したがって、フィールドの個人差を分類、測定、評価するためのより良い方法が必要です。また、身体的な様々な尺度(有酸素能力、筋力)や認知(反応時間、持続的注意、執行機能)の各種尺度の日経変化が明らかになっており、夕方16、17,17日のEMPは早い段階でより良い性能を発揮する。これは、研究でパフォーマンステストを実施する際に考慮すべき要因である一日の時間と概日表現型を強調しています。
実験室での研究で使用されるさまざまな手段およびプロトコルの数は高度に制御された条件を実施することを可能にする。フィールドスタディは、影響を与える要因の数のためにより困難になる傾向があります。したがって、複数の手法を組み合わせてより全体的なアプローチを使用すると、家庭環境18における個人の行動、心理および性能を監視する際に、より正確性を提供する可能性がある。ここでは、MCTQ、アクチグラフ、生理学的バイオマーカーを用いた概日型の個人差を特定する分野で容易に実装できる方法について議論する。我々は、これらの変数が概日表現型群間で有意に異なり、MCTQから収集された自由日の中眠(MSFsc)のクロノタイプと有意に相関すると仮定する。さらに、日系性能を測定する方法を提案し、各概日表現型グループについてデータを個別に分析する必要性を強調する。データが全人口レベルでしか分析されない場合、日のリズムの違いは隠されると仮定します。

<table><tbody><tr><td>Actiwatch Light</td><td>Cambridge Neurotech Ltd</td><td></td><td>必要内容に応じて、さまざまな検証済みアクチグラフデバイスを使用できます</td></tr><tr><td>睡眠分析7ソフトウェア</td><td>Cambridge Neurotech Ltd</td><td></td><td>必要内容に応じて、さまざまな検証済みソフトウェアを使用できます</td></tr><tr><td>7 mlプラスチックバイジュス</td><td></td><td></td><td>必要なものに応じて、さまざまな異なるチューブまたはサベットを使用できます</td></tr><tr><td>DQ67OW、Intel Core i7-2600プロセッサ、4GB RAM、32ビットWindows 7</td><td></td><td></td><td>必要なものに応じてさまざまなデバイスを使用できます</td></tr></tbody></table>

人間の概日のフェノタイピングと現実世界での日系性能試験

Human Circadian Phenotyping and Diurnal Performance Testing in the Real World

私たちの継続的に発展している「24時間体制」社会では、生物学、生理学、心理学の変化が私たちの健康とパフォーマンスにどのような影響を与えるかについての理解を深める必要があります。この課題の中に埋め込まれ、睡眠と概日リズムの個々の違いを考慮し、現実世界でのパフォーマンスに対する時間帯の影響を探求する必要性が高まっています。主観的なアンケートベースの方法から、客観的な睡眠/覚醒モニタリング、アクティグラフィー、生物学的サンプルの分析まで、睡眠と概日リズムを測定する方法はたくさんあります。本論文では、複数の技術を組み合わせて、早期、中級、後期の概日表現型グループ(EPC/ISP/LMP)に個人を分類するプロトコルを提案し、現場での日次性能試験の実施方法を推奨する。代表的な結果は、概日型の異型間の活性パターン、概日相(薄暗いメラトニン発症およびコルチゾール覚醒応答のピーク時間)に大きな違いを示す。さらに、EッペルとLMPの間の日系のリズムの有意な違いは概日表現型を考慮する必要性を強調する。要約すると、影響因子の制御が困難であるにもかかわらず、このプロトコルは、概日表現型がパフォーマンスに及ぼす影響を実際に評価することを可能にする。本論文では、現場で概日表現型を評価する簡単な方法を紹介し、パフォーマンス研究を設計する際に時間を考慮する必要性をサポートする。

これらの結果は、以前にFacer-Childs、Campos、他の人らによって公開されています。すべてのアクセス許可は、発行元から取得されました。3つのグループ(早期、中級、後期)の調査を必要とする研究では、同じ方法とカットオフを使用できます。
概日のフェノタイピング(表1、表2、図1) この論文で提示された最初の仮説は、グループが睡眠と概日変数で大きく異なるであろうということです。この研究に参加した参加者(n = 22)から、EPSとして分類された参加者は、0-1と8-10の間のすべてのLMPの間のスコアを有していた(表1で示したカットオフ)。これらの結果を確認するために、各変数についてグループ平均を比較した。MSFscは、EMP の 06:52 ± 00:17 h (t(36) = 12.2, p &lt; 0.0001 と比較して、02:24 ± 00:10 h でした。生理学的マーカーも2つの群の間で有意に異なった。DLMOは、ECPsで20:27 ± 00:16 h、LCPS(t(30)= 6.8、p &lt;0.0001で23:55 ± 00:26 hで発生しました。コルチゾール覚醒応答のピーク時間は、EMPで07:04 ± 00:16 h、LMP(t(36)=8.0、p &lt; 0.0001で11:13 ± 00:23 hで発生しました。同じ関係は、ERPで22:57 ± 00:10 h、LMP(t(34)=8.9で02:27 ±00:19 hで起こる平均睡眠発症と睡眠発症と目覚めのタイミングのためのアクティグラフィック変数で観察されました。 p &lt; 0.0001) および EMP で 06:33 ± 0.10 h で起こる起きている起きている時間を起こして、LMP で 10:13 ± 00:18 h (t(34) = 9.9, p &lt; 0.0001)。期間、効率、待ち時間を含む他のスリープ変数は、グループ間で有意に異なっていなかった (表 2)。
第2の仮説は、MCTQから集められたMSFscが金標準アクティグラフィックおよび概日相バイオマーカーと有意に相関するであろうということです。図 1は、MSFsc pが DLMO と有意に相関していることを示しています (R2 = 0.65、 p &lt; 0.0001), コルチゾール覚醒応答のピーク時間 (R2 = 0.75, p &lt; 0.0001), 睡眠発症 (R2 = 0.80, p &lt; 0.0001) および起き上げ時間 (R2 = 0.lt; 0.0001).
これらの代表的な結果は、異なる概日表現型群が睡眠発症/オフセット(すなわち、覚醒時間)および生理学的変数(DLMOおよび朝コルチゾールのピーク時間)において明確な違いを有することを示している。
ディウナルテスト (図 2) 1日の間に何度もテストすることで、主観的な眠気とパフォーマンスの日経リズムを各グループ(EMP/LMP)で識別できると仮定されました。さらに、概日表現型を考慮せず、データをグループ全体のレベルでのみ分析すると、日経変化が誤って表現されると仮定されました。
PVTおよびKSSのグループレベル全体で有意な日次変動が見られた。08:00 hテストセッションでのPVT性能は、主観的な眠気(p = 0.024)と同様に、14:00 hテスト(p = 0.027)よりも大幅に遅かった。08:00 h と 20:00 h(p = 0.041) の間で、PVT のパフォーマンスが著しく低下した。
各グループを別々に分析したところ、PSPではPVT性能の大きな日次変動が見られたが、ECUでは見つからなかった。LMP は、14:00 h(p = 0.0079) と比較して 08:00 h で著しく悪化し、08:00 h(p = 0.0006) と比較して 20:00 h で優れています。主観的な眠気は、各群内で有意な日の変動を示した。EMPは、08:00h(p = 0.0054)と比較して20:00 hで高い眠気を報告しました。その反対は、08:00 hで最も高い眠気を報告し、20:00時間で最低を報告したLMPで観察されました。 p
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60448/60448fig1a.jpg"> 図1:行動学と生理学的バイオマーカーを用いた睡眠/覚醒変数の関係を示す線形回帰分析空き日 (MSF sc) の睡眠中に修正された時間 (MSFsc)は、x 軸上に時刻 (h) として表示されます。初期の概日型(EMP)は、赤いボックスの青いボックス、後期概日型(LMP)に示されています。(a)コルチゾール覚醒応答のピーク時間 (h), (b) 起きている時間 (h), (c) 薄暗い光メラトニン発症 (DLMO) (h), (d) 睡眠発症時間 (h).R2の値は、右下隅に表示され、有意水準は ****= p &lt; 0.0001 に表示されます。この図は、許可を得て、フェイサー・チャイルズら23.<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60448/60448fig1large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60448/60448fig2a.jpg"> 図2:カロリンスカ眠気スケールと精神運動警戒タスク(PVT)性能における日の変化曲線。時刻 (h) は x 軸に表示されます。グループ全体の結果は、第1列、第2列の初期概日型(EPC)、第3列の後期概日型(LMP)に示されている。()主観的眠気 (KSS) スコア、 (b) PVT からの反応時間 ( s)2次多項式非線形回帰曲線が適合している。有意水準は、ns (有意ではない)、*(p &lt; 0.05)、**(p &lt; 0.01)、***(p &lt;0.001)、****(p&lt;0.0001)として示されます。p p pこの図は、許可を得て、フェイサー・チャイルズら23.<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60448/60448fig2alarge.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>可変測定</td>
			<td>ECP カテゴリ</td>
			<td>ICP カテゴリ</td>
			<td>LCP カテゴリ</td>
		</tr>
<tr>
<td>アクティグラフィックウェイクアップ時間</td>
			<td>&lt; 07:30 h</td>
			<td>07:31 - 08:29 h</td>
			<td>&gt; 08:30 h</td>
		</tr>
<tr>
<td>朝コルチゾールのピーク時間</td>
			<td>&lt; 08:00</td>
			<td>08:01 - 08:59 h</td>
			<td>&gt; 09:00 h</td>
		</tr>
<tr>
<td>薄暗い光メラトニン発症 (DLMO)</td>
			<td>&lt; 21:30 h</td>
			<td>21:31 - 22:29 h</td>
			<td>&gt; 22.30 h</td>
		</tr>
<tr>
<td>アクティグラフィック睡眠発症</td>
			<td>&lt; 23:30 h</td>
			<td>23:31 - 00:29 h</td>
			<td>&gt; 00:30 h</td>
		</tr>
<tr>
<td>空き日に睡眠中に修正 (MSFsc)</td>
			<td>&lt; 04:00 h</td>
			<td>04:01 - 04:59 h</td>
			<td>&gt; 05:00 h</td>
		</tr>
<tr>
<td>変数ごとのスコア</td>
			<td>0</td>
			<td>1</td>
			<td>2</td>
		</tr>
<tr>
<td>合計スコア</td>
			<td>0 - 3</td>
			<td>4 - 6</td>
			<td>7 - 10</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="4"></td>
		</tr>
<tr>
<td>サブカテゴリ</td>
			<td>0 = 極端な ECP 1 = 明確な ECP 2 = 中程度の ECP 3 = 軽度の ECP</td>
			<td>4 = 初期 ICP 5 = ICP 6 = 後期 ICP</td>
			<td>7 = 軽度の LCP 8 = 中程度の LCP 9 = 明確な LCP 10 = 極端な LCP</td>
		</tr>
</tbody></table>表1:早期(ECP)、中間(ICP)および後期(LCP)群への概日定型化の分類断定。各変数には、結果に応じて参加者ごとにスコアが割り当てられ、合計スコア(0-10)では、各グループと各サブカテゴリに分類できます。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>可変測定</td>
			<td>EPS</td>
			<td>LRP</td>
			<td>意義</td>
		</tr>
<tr>
<td>サンプルサイズ</td>
			<td>N = 16</td>
			<td>N = 22</td>
			<td>N/a</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">男性/女性の数</td>
			<td>M = 7</td>
			<td>M = 7</td>
			<td rowspan="2">p = 0.51c
</td>
		</tr>
<tr>
<td>F = 9</td>
			<td>F = 15</td>
		</tr>
<tr>
<td>年齢(年)</td>
			<td>24.69 ± 4.60</td>
			<td>21.32 ± 3.27年</td>
			<td>p = 0.028a
</td>
		</tr>
<tr>
<td>高さ(cm)</td>
			<td>171.30 ± 1.97</td>
			<td>171.10 ± 2.38</td>
			<td>p = 0.97a
</td>
		</tr>
<tr>
<td>重量 (kg)</td>
			<td>66.44 ± 2.78</td>
			<td>67.05 ± 2.10</td>
			<td>p = 0.88a
</td>
		</tr>
<tr>
<td>
MSFsc (hh:mm)
</td>
			<td>02:24 ± 00:10</td>
			<td>06:52 ± 00:17</td>
			<td>p &lt; 0.0001a
</td>
		</tr>
<tr>
<td>睡眠発症 (hh:mm)</td>
			<td>22:57 ± 00:10</td>
			<td>02:27 ± 00:19</td>
			<td>p &lt; 0.0001a
</td>
		</tr>
<tr>
<td>ウェイクアップ時間 (hh:mm)</td>
			<td>06:33 ± 0.10</td>
			<td>10:13 ± 00:18</td>
			<td>p &lt; 0.0001a
</td>
		</tr>
<tr>
<td>睡眠時間 (h)</td>
			<td>7.59 ± 0.18</td>
			<td>7.70 ± 0.14</td>
			<td>p = 0.72a
</td>
		</tr>
<tr>
<td>睡眠効率 (%)</td>
			<td>79.29 ± 1.96</td>
			<td>77.23 ± 1.14</td>
			<td>p = 0.46a
</td>
		</tr>
<tr>
<td>スリープオンセット遅延 (hh:mm)</td>
			<td>00:25 ± 00:06</td>
			<td>00:25 ± 00:03</td>
			<td>p = 0.30b
</td>
		</tr>
<tr>
<td>位相角度 (hh:mm)</td>
			<td>02:28 ± 00:16</td>
			<td>02:34 ± 00:18</td>
			<td>p = 0.84a
</td>
		</tr>
<tr>
<td>薄暗い光メラトニンの発症 (hh:mm)</td>
			<td>20:27 ± 00:16</td>
			<td>23:55 ± 00:26</td>
			<td>p &lt; 0.0001a
</td>
		</tr>
<tr>
<td>コルチゾールピーク時 (hh:mm)</td>
			<td>07:04 ± 00:16</td>
			<td>11:13 ± 00:23</td>
			<td>p &lt; 0.0001a
</td>
		</tr>
</tbody></table>表2:概日表現型群の研究変数早期 (EPS) およびレイト (LRP)。値は、平均値±SDとして示される年齢とは別に平均±SEMとして示され、フリーデー(MSFsc)の中眠補正はMCTQから計算される。使用される統計検定の種類は上付き文字で示されています。パラメトリック検定a、非パラメトリック検定bおよびフィッシャーの正確な検定c.位相角は、薄暗いメラトニン発症(DLMO)と睡眠発症の差(h)によって決定される。すべての p 値は FDR 補正24です。このテーブルは、パーシサー・チャイルズら23から、許可を得て変更されました。

ここでは、ミュンヘンChronoTypeアンケート、金標準概日相バイオマーカー、アクティグラフィ対策に基づいて、参加者を概日表現型群に正確に分類した後のパフォーマンスにおける日当リズムを調べる方法を紹介する。

In our continuously developing &#39;around the clock&#39; society, there is a need to increase our understanding of how changes in biology, physiology and ...

概日のタイミング、好み、行動の個人差を測定する際には、一貫性のない用語と方法論があります。このプロトコルは、概日の型を分類し、日系性能試験を行うためのゴールドスタンダード技術を組み合わせたものです。さて、このプロトコルの主な利点は、概日相と睡眠行動の両方を見ることによって概日性の現象型を正確に評価できることであり、これは家庭環境の個人で行うことができるということです。参加者プロセスを実証するのは、サリー大学のシェリル・イシャーウッドです。参加条件を満たす参加者を最初の会議に招待します。そして、実験に参加することに興味を持っているすべての参加者から書面によるインフォームド・コンセントを得る。参加者に、睡眠、覚醒変数、職場と自由日の光暴露の個人差を評価するミュンヘンChronoTypeアンケートを完了してもらいます。生理学的サンプル収集の場合、参加者ID番号、朝または夕方、および個々のサンプリング数を含む7ミリリットルのポリプロピレンコレクションチューブを事前にラベル付けします。異なる色のラベルはまた、サンプルを区別するために朝と夕方のサンプリングチューブに使用することができます。参加者 ID 番号、季節情報の日付、写真期間を計算する場所など、参加者がサンプルの取得後にタイムスタンプを取得できるように、朝と夕方の両方のプロトコルのサンプル収集レコード シートを準備します。a.mとp.mに問題がないことを保証するために、世界時を使用することが重要です。タイムコード。唾液サンプルを採取する方法を示し、ベッドから出る前に起床直後に朝のサンプルを取得することが不可欠であり、夕方のサンプルは薄暗い光、できれば赤色光で取得しなければならないことを参加者に知らせます。研究者は、可能であれば、これを測定する必要があります。アラームを必要とせずに、希望の時間に寝て目を覚ますことができる自由な日にサンプルを収集するように参加者に指示します。各参加者に、休息と活動パターンを収集するために少なくとも2週間着用する手首活動モニター(アクティグラフ)と、研究期間を通じて光データを与えます。各アクティグラフを設定して、休息および活動分析のためのアクティグラフィーデータを収集し、必要に応じてパラメータを設定します。参加者にアクティグラフの使用方法を指示し、非支配的な手首に着用し、スリーブがデバイスを覆って光データを収集できないようにします。アクティグラフィーと組み合わせて、睡眠を容易にし、アクティグラフィックデータから導出された覚醒解析を、各参加者に毎日完了させる睡眠日記を与える。コルチゾール覚醒応答の朝のサンプルコレクションの場合、参加者は、適切にラベル付けされたサンプルチューブにベッドにいる間に目覚め時にサンプルを収集し、最初の1時間は15分ごとに、次の1〜2時間は30分ごとに評価します。すべてのサンプルが収集されたら、参加者は研究チームが収集するまで、サンプルをマイナス20°Cで冷凍庫に保管する必要があります。薄暗いメラトニン発症の場合、参加者は薄暗い光の下で屋内に座り、習慣的な就寝時間の3〜4時間前から習慣的就寝後1〜2時間後まで30分ごとに適切なバイアルに唾液サンプルを収集する必要があります。参加者は、各サンプルが採取された時間も記録する必要があります。可能な場合、研究者は強度とスペクトル組成を監視するために光の状態を測定する必要があります。夜のサンプリングでは、薄暗い光の条件下で屋内に座ったままでいることの重要性を理解することが不可欠です。参加者は、次のサンプルが収集される前に15分間再び着席している限り、トイレを使用するか、サンプル間にカフェインのない飲み物を消費することができます。他のすべての部屋が同じ光条件を持っていることを確認し、参加者がサンプリング期間の間、薄暗い光(好ましくは赤色光)にとどまるようにします。サンプル間で食品が消費される場合、参加者は次のサンプルの採取の15分前に水で口を洗い流さなければなりません。すべてのサンプルを収集したら、参加者は研究チームが収集するまで、サンプルをマイナス20°Cの冷凍庫に保管する必要があります。日単位の性能試験は、家庭または実験室で行うことができるので、特定のクロックタイムで調査される時間数に基づいて、研究仮説に従って配置する必要があります。唾液サンプルと睡眠日記を取り出した際、睡眠日記から毎日の就寝時間と起床時間を抽出し、これらのデータをメーカーソフトウェアに入力して、研究に関連するアクティグラフィ変数を取得します。参加者の唾液サンプル中のメラトニン濃度とコルチゾール濃度を各時点で決定するには、標準的なプロトコルに従って各参加者のサンプルを用いて無線免疫測定を行う。メラトニン濃度が3つのベースライン初期唾液コレクションの2標準偏差を超える時点として個々のDLMOを計算します。朝コルチゾール覚醒応答中に記録された最高のコルチゾール濃度の時間としてコルチゾールピークを計算します。.初期の概日表現型カテゴリに属する場合は、変数をゼロとして割り当て、中間概日表現型カテゴリに属する場合は 1 つ、後期概日表現型カテゴリに属する場合は 2 つ割り当てる必要があります。収集された5つの変数から総概日表現型スコアを計算します。このスコアに基づいて、サブカテゴリも表に示すように決定することができる。初期の概日表現型として分類されたすべての参加者は、ゼロから1の間のスコアを持っていました。そして、後期概日表現型の参加者全員が8から10の間のスコアを持っていました。この代表的な実験の結果を確認するために、各概日表現型変数についてグループ平均を比較した。睡眠時間、効率、待ち時間など、他の睡眠変数はグループ間で有意に異なっていませんでした。自由日に修正されたミッドスリープは、薄暗いメラトニン発症、コルチゾール覚醒応答のピーク時間、睡眠発症、および目覚め時間と有意に相関していた。これらのデータは、異なる概日表現型群が睡眠発症、オフセット時間、ならびに生理学的変数において明確な違いを示したことを示した。カロリンスカ眠気スケールと精神運動警戒タスクのグループレベル全体で重要な日の変化が観察されました。各グループを別々に分析すると、主観的な眠気は大きな日当りの変化を示し、EMPは夕方に高い眠気を報告し、LMPは朝に最も眠気が高かった。精神運動警戒性能では、LMPでは大きな日の変動が見つかりましたが、EPSには顕著な日の変動が見られました。プロトコルの各ステップを明確に説明し、セットアップインタビュー中に参加者が理解していることを確認して、学習コンプライアンスを最大化することが重要です。参加者が概日の型に分類されると、パフォーマンステスト要素は、研究の目的に応じて異なるタスクを使用して、タイミングの変更、タイムポイントの増加によるスケールアップ、または変更を行うことができます。このプロトコルは、包含および排除基準のスクリーニングツールとして概日表現型の正確かつ徹底的な評価を必要とするあらゆる研究で使用することができ、また時間に敏感な研究における概日表現型の制御に使用することができる。このアプローチは、金標準生物学的相マーカーと客観的および主観的な睡眠パターンを組み合わせて、個々の概日表現型を決定するための詳細な方法を提供する。

human-circadian-phenotyping-diurnal-performance-testing-real

Research

JoVE Journal

Behavior

行動

私たちは、毎日の運動活性のリズムを記録するための手順を説明します...

に概日リズムと睡眠のパラメータを研究するために運動活性を測定するショウジョウバエ</em

この記事では、マウスの概日機能と光の応答を判断するために使用できる方法を検討します。...

ホイール実行中のアクティビティを使用して、マウスの概日リズムと急性ライト応答を測定する

哺乳類における自主的なホイールランニング活動の概日リズムはしっかりと脳内のマスタ·クロックの分子振動に結合されている。このように、この動作の生活リズムは、この体内時計の機能に関する遺伝的、薬理学的、および環境要因の影響を研究するために使用することができます。...

げっ歯類におけるランニングホイール活動の概日リズムの記録および分析

ここでは、ヒト膵島細胞と初代筋管の概日生物発光と分泌活性を並行して監視するための設定について説明します。このために、ルシフェラーゼコアクロックレポーターのレンチウイルス遺伝子導入を採用し、続いてin...

ヒト初代細胞培養物における概日時計遺伝子発現やホルモン分泌のパラレル測定

睡眠喪失と概日ミスアライメントは、多くの操作上の事故やインシデントに貢献します。疲労軽減を目的とした対策や作業スケジューリング設計の有効性は、運用環境での評価が難しい場合があります。この原稿は、複雑な運用環境で睡眠、概日、疲労、およびパフォーマンスデータを収集するためのアプローチをまとめたものです。...

複雑な運用環境での睡眠、概日、疲労、パフォーマンスデータの収集

概日リズムは、ほとんどの生物に存在し、生物学的プロセスの時間的組織を調節しています。3Dオルガノイドは、最近、生理学的に重要な in vitro モデルとして浮上しています。このプロトコルでは、オルガノイドの概日リズムを観察するための生物発光レポーターの使用について説明し、多細胞系の概日リズムの in vitro...

オルガノイドにおける生物発光レポーターによる概日振動のモニタリング

ここでは、臨床現場で睡眠中に血液をサンプリングするための壁を越えた低侵襲の方法を紹介します。...

臨床現場での睡眠障害を最小限に抑えるための壁を越えた採血法

本研究は、信頼性の高い昼間の概日リズム位相シフトを可能にする化学遺伝学および紫光を用いた戦略を導入します。...

化学遺伝学的およびスペクトル的アプローチを用いた日中の概日リズム位相シフトの誘発

神経筋疾患のための臨床試験における主要評価項目は、通常、筋肉の機能を向上させることができる。従って、マウスモデルにおいて、臨床的にあらかじめ筋性能に対する潜在的な治療化合物の効果を評価することは非常に重要である。ここでは、この問題に対処するためのいくつかの機能テストを記述します。...

における機能のパフォーマンスを評価する<em&gt; MDX</em&gt;マウスモデル

ホームケージ環境でのマウスの長期化と総合的なモニタリングが脳疾患のマウスモデルにおける異常な行動のより深い理解を提供しています。本論文では、現代的な行動分析の重要な構成要素として統合行動ステーション（INBEST）について説明します。...

統合された行動ステーション（INBEST）を有するマウス疾患モデルの行動表現型

学ぶ人間の概日リズム評価法。ミュンヘン・クロノタイプ質問票と唾液中メラトニン・コルチゾール測定、アクティグラフィーを組み合わせ、自宅環境で個人の概日時計型を正確に分類し、日中のパフォーマンス変動を神経科学・行動科学研究に活用する。

人間の概日のフェノタイピングと現実世界での日系性能試験

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