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Behavior

Collecte de données sur le sommeil, le circadien, la fatigue et le rendement dans des environnements opérationnels complexes

Published: August 8, 2019 doi: 10.3791/59851
Automatic Translation
1, 2, 1, 1, 3
1San Jose State University Research Foundation, 2ASRS Research and Technology Solutions, 3Fatigue Countermeasures Laboratory, NASA Ames Research Center

Summary

La perte de sommeil et le désalignement circadien contribuent à de nombreux accidents et incidents opérationnels. L'efficacité des contre-mesures et des plans de planification des travaux visant à atténuer la fatigue peut être difficile à évaluer dans les environnements opérationnels. Ce manuscrit résume une approche de collecte de données sur le sommeil, le circadien, la fatigue et le rendement dans des environnements opérationnels complexes.

Abstract

La perte de sommeil et le désalignement circadien contribuent à une proportion significative d'accidents et d'incidents opérationnels. Les contre-mesures et les plans de planification des travaux visant à atténuer la fatigue sont généralement évalués dans des environnements de laboratoire contrôlés, mais l'efficacité de la traduction de telles stratégies dans des environnements opérationnels peut être difficile à évaluer. Ce manuscrit résume une approche de collecte de données sur le sommeil, le circadien, la fatigue et le rendement dans un environnement opérationnel complexe. Nous avons étudié 44 pilotes de ligne sur 34 jours alors qu'ils volaient un horaire fixe, qui comprenait une collecte de données de base avec 5 jours de vols en milieu de matinée, quatre vols tôt le matin, quatre vols à haute charge de travail à la mi-journée, et quatre vols en retard qui ont atterri après minuit. Chaque bloc de travail a été séparé par 3 à 4 jours de repos. Pour évaluer le sommeil, les participants portaient un moniteur d'activité validé par la recherche porté au poignet en permanence et ont rempli les agendas quotidiens du sommeil. Pour évaluer la phase circadienne, on a demandé aux pilotes de recueillir toute l'urine produite dans quatre ou huit bacs horaires pendant les 24 h après chaque bloc de service pour l'évaluation de 6-sulfatoxymelatonin (aMT6s), qui est un biomarqueur du rythme circadien. Pour évaluer la fatigue subjective et le rendement objectif, les participants ont reçu un dispositif à écran tactile utilisé pour compléter l'échelle de fatigue Samn-Perelli et la tâche de vigilance psychomotrice (PVT) pendant et après chaque vol, et au réveil, à la mi-journée, et Coucher. En utilisant ces méthodes, il a été constaté que la durée du sommeil a été réduite pendant les premiers départs et les finitions tardives par rapport à la ligne de base. La phase circadienne a changé selon l'horaire des droits, mais il y avait un large éventail dans le pic aMT6s entre les individus sur chaque calendrier. Les performances du PVT ont été pires au début, à charge de travail élevée et aux horaires de retard par rapport à la ligne de base. Dans l'ensemble, la combinaison de ces méthodes était pratique et efficace pour évaluer l'influence de la perte de sommeil et de la phase circadienne sur la fatigue et la performance dans un environnement opérationnel complexe.

Introduction

La fatigue, résultant de la perte de sommeil et du désalignement circadien, est une menace sérieuse pour la sécurité dans les professions qui exigent des opérations de 24 heures, des horaires irréguliers, et des heures de travail prolongées1,2. La recherche en laboratoire a joué un rôle déterminant dans la façon dont les changements dans la durée du sommeil et le calendrier influencent la vigilance et les performances ultérieures3,4,5. Ces études constituent la base des recommandations de gestion des risques de fatigue et des pratiques d'horaire de travail dans les environnements opérationnels6.

Dans ce manuscrit, une étude sur le terrain des opérations aéronautiques est utilisée pour démontrer une approche de collecte des données sur le sommeil, le circadien, la fatigue et le rendement dans des contextes opérationnels complexes7. Nous avons étudié 44 pilotes de ligne sur 34 jours alors qu'ils ont suivi un horaire qui comprenait des périodes de vols en milieu de matinée, des vols tôt le matin, des vols à haute charge de travail à la mi-journée et des vols tardifs qui ont atterri après minuit. Chaque bloc de travail a été séparé par 3 à 4 jours de repos. Les pilotes ont recueilli des données objectives et subjectives sur l'ensemble de la période d'étude, y compris les jours de service en vol et de repos.

Étant donné les différences entre les environnements de laboratoire et les environnements réels, la mise en œuvre de stratégies et de contre-mesures développées en laboratoire ne se traduit pas toujours en opérations comme prévu. Les différences individuelles, un large éventail d'horaires de travail opérationnels, des opérations irrégulières et imprévisibles, des pratiques organisationnelles et de la culture, et des accords de travail sont quelques-uns des facteurs qui peuvent compliquer l'application de la science dans la pratique l'utilisation opérationnelle. Par conséquent, il est important d'évaluer l'impact de telles interventions à l'aide de méthodes cohérentes et fiables pour évaluer le sommeil, les rythmes circadiens, la fatigue ou la vigilance, et la performance. Le niveau de surveillance et de collecte de données doit être maintenu proportionnel aux niveaux prévus de fatigue et aux risques associés à la sécurité au sein d'une opération8. De plus, dans tout milieu sensible à la sécurité, le maintien d'opérations sécuritaires est primordial pour le protocole d'enquête.

La méthode de référence pour évaluer la durée et la qualité du sommeil est par la polysomnographie (PSG), qui consiste à mesurer l'activité cérébrale, la fréquence cardiaque, le mouvement des yeux et l'activité musculaire à travers une collection d'électrodes et de capteurs placés sur le cuir chevelu, le visage, et la poitrine. Bien que robuste, le PSG n'est pas pratique pour la collecte d'informations sur le sommeil dans la plupart des environnements opérationnels. De nombreux dispositifs portables ont été développés pour estimer le temps de sommeil, la durée et la qualité, mais peu ont été validés9,10. La combinaison de l'actigraphie portée par les poignets et des journaux de sommeil quotidiens ont été largement utilisés pour estimer le sommeil dans les études sur le terrain à travers une gamme de professions11,12,13,14 et ont été validés contre le PSG, montrant la concordance pour la durée du sommeil15. En outre, l'utilisation de l'actigraphie et des journaux de sommeil pour les études sur le terrain impose un faible fardeau d'effort aux participants à l'étude, parce que la plupart des dispositifs d'actigraphie sont portés sur le poignet non dominant et seulement enlevés pour la douche ou la natation, un peu comme une montre-bracelet. De même, un journal de sommeil bien conçu, présenté sur un téléphone ou un appareil à écran tactile, peut généralement être complété par les participants en moins de deux min.

Le cycle veille-sommeil est coordonné par le stimulateur circadien situé dans les noyaux suprachiasmatiques de l'hypothalamus16. Ce stimulateur cardiaque synchronise également de nombreux autres aspects de la fonction biologique tels que la température corporelle et les rythmes hormonaux (par exemple, mélatonine et cortisol). Le rythme circadien endogène est proche, mais pas exactement, de 24 h; par conséquent, il doit être réinitialisé chaque jour pour permettre une synchronisation stable (c.-à-d. l'entraînement) au jour de 24 h. L'agent de réinitialisation primaire du stimulateur cardiaque circadien est la lumière. Dans les environnements opérationnels qui nécessitent des horaires non standard et des opérations de 24 h, un désalignement circadien peut se produire, dans lequel le lecteur circadien pour dormir coïncide avec le travail prévu11. Il est possible de déterminer quand le stimulateur cardiaque circadien favorise le sommeil et le réveil en mesurant le moment de pointe (c.-à-d. la phase circadienne) des rythmes des signaux biologiques qui sont contrôlés par le rythme circadien.

Il est important de mesurer la phase circadienne suivant la mise en œuvre des contre-mesures afin de mieux comprendre si ces techniques réussissent à aligner le stimulateur circadien sur le calendrier de travail imposé. Bon nombre des extrants du système circadien utilisé pour déterminer la phase dans les milieux de laboratoire sont enclins à masquer, ce qui les rend impropres à une utilisation dans un environnement de terrain. Par exemple, les changements circadiens de la température corporelle sont difficiles à détecter chez les personnes qui vivent librement et qui peuvent s'adonner à des activités telles que l'exercice qui modifie leur température corporelle. La mélatonine est sévèrement supprimée par l'exposition à la lumière, ce qui rend la collecte de la mélatonine dans le sang ou la salive impossible dans les situations où la lumière ne peut pas être contrôlée. Cependant, 6-sulfatoxymelatonin (aMT6s), le métabolite principal de la mélatonine, est excrété dans l'urine et est moins affecté par les effets masquants de la lumière, ce qui en fait un candidat idéal pour mesurer la phase circadienne dans les environnements opérationnels17, 18.

En plus de mesurer les changements dans la physiologie, il est également important de mesurer l'impact des changements d'horaire de travail sur la fatigue subjective ou la vigilance. Bien qu'il existe plusieurs échelles disponibles pour mesurer différents aspects de la vigilance et la fatigue, les plus couramment utilisés dans l'aviation sont les 7 points Samn-Perelli Fatigue Scale (SP)19 et 9 points Karolinska Sleepiness Scale (KSS)20. Le SP est également couramment utilisé dans les études sur le terrain des travailleurs par quarts dans un large éventail de professions21,22,23,24. Le KSS a été validé contre des mesures objectives de la somnolence telles que l'électroencéphalographie (EEG) et les mouvements lents des yeuxroulants 20,25, ainsi que la performance25. Cette échelle est couramment utilisée dans les études à la fois en laboratoire et sur le terrain24,26. Il peut y avoir d'autres échelles subjectives qui conviennent à différents quarts de travail ou à des environnements professionnels. Il est important de choisir une échelle qui a été validée et qui, idéalement, comporte des seuils significatifs pour les niveaux de vigilance « acceptable ». Par exemple, les scores KSS de plus de 7 sont associés à des niveaux élevés de signes physiologiques de somnolence et de conduite avec facultés affaiblies25,27, tandis que les cotes Samn-Perelli se rapportent directement aux fonctions de vol28. Pour l'étude décrite dans ce manuscrit, le Samn-Perelli a été utilisé, parce qu'il a été développé à l'origine comme une mesure subjective de fatigue dans une population d'étude composée de pilotes. 28 Annonces

Bien que la mesure du sommeil et de la phase circadienne soit un élément important dans l'évaluation d'une intervention, l'un des principaux résultats de l'intérêt pour les études sur le terrain est généralement la performance objective. Il existe une variété de tests qui ont été développés pour évaluer la performance cognitive, mais le test le plus sensible et fiable pour mesurer les effets de la perte de sommeil et le désalignement circadien est la tâche de vigilance psychomotrice (PVT). Le PVT d'origine (PVT-192) est un test de temps de réaction simple, où un individu est présenté avec un stimulus et est chargé de répondre au stimulus en appuyant sur un bouton aussi rapidement que possible29. Le PVT a été validé dans des conditions de perte de sommeil aigu et chronique et de désalignement circadien4,5,30. La durée de la tâche peut être modifiée en fonction de la conception de l'étude31,32; bien que, la durée traditionnelle de 10 min est préférée dans les études de laboratoire33,34. tandis qu'un PVT de durée de 5 min est généralement plus faisable dans les études sur le terrain où les exigences opérationnelles peuvent interférer avec l'administration du test35.

En outre, le PVT montre peu ou pas d'effets d'apprentissage et est simple à utiliser, ce qui en fait un test pratique pour le déploiement dans des environnements de terrain où les participants à l'étude peuvent ne pas être observés lors des tests36. L'omniprésence des appareils à écran tactile permet un déploiement facile du PVT, mais les chercheurs doivent être prudents lors de la mise en œuvre du PVT, car il existe de nombreux aspects des appareils à écran tactile qui peuvent introduire des erreurs dans la collecte de données PVT37 ,38. Par exemple, différentes combinaisons de matériel et de logiciels ont des latences système différentes, et d'autres applications en cours d'exécution en arrière-plan peuvent introduire des erreurs inconnues dans les temps de réaction enregistrés. Par conséquent, il est important de collecter des données PVT à l'aide d'un PVT validé, avec un matériel et un logiciel cohérents, avec WiFi, et avec toutes les autres applications désactivées. En outre, étant donné qu'il n'est pas pratique d'observer les participants à l'étude lors des tests dans des environnements opérationnels, il est essentiel que les participants soient formés pour compléter chaque PVT avec l'appareil dans la même orientation, en utilisant le même doigt38, 39.

Chacun de ces éléments de collecte de données est important et ces outils ont été utilisés dans d'autres études opérationnelles au cours des40dernières,41,42,43. Cependant, en plus des défis décrits ci-dessus, il peut être difficile de se conformer aux procédures d'étude lorsque les participants sont tenus d'accomplir des tâches de façon indépendante, surtout lorsque ces tâches comportent un élément sensible au temps. Un dernier élément important dans la collecte de données dans les environnements opérationnels est l'organisation de l'information d'une manière qui facilite l'opération des individus à temps. L'application PVTMD de la NASA pour les appareils à écran tactile peut être personnalisée pour présenter des tâches aux participants dans l'ordre, en les guidant à travers les procédures d'étude. Par exemple, dans l'étude présentée ici, les pilotes de ligne reçoivent des appareils à écran tactile préchargés avec une application qui est utilisée pour remplir des agendas de sommeil tous les matins et tous les soirs. Les appareils sont également utilisés pour effectuer des tests PVT et des cotes de fatigue, entre autres tâches, le matin, au sommet de la descente (TOD) de chaque vol, après le vol, et le soir avant le coucher. Cette présentation de l'information a permis aux pilotes de compléter les procédures d'étude avec un minimum d'inconvénients à leurs tâches liées au travail.

Il peut être très difficile de recueillir des données parmi les pilotes, car la nature du travail les oblige à parcourir de longues distances et à travailler dans des espaces confinés (c.-à-d. des postes de pilotage) avec de nombreuses distractions et des charges de travail souvent imprévisibles. Malgré ces défis, il est essentiel de recueillir des données dans cette population, parce que la fatigue des pilotes est une menace pour les opérations aériennes sécuritaires40,44,45. La forte intensité des opérations aériennes est propice à la dégradation des performances de l'équipage et augmente le risque d'incidents liés à la fatigue46,47,48,49,50. En utilisant la combinaison des méthodes décrites ci-dessus, nous avons mesuré le sommeil, les rythmes circadiens, la fatigue et les performances chez 44 pilotes de ligne court-courriers sur 34 jours. Au cours de l'étude, les pilotes ont effectué un programme fixe qui comprenait une collecte de données de base comprenant 5 jours de vols en milieu de matinée, quatre vols tôt le matin, quatre vols à haute charge de travail à la mi-journée et quatre vols tardifs atterrissant après minuit. Chaque bloc de travail a été séparé par 3 à 4 jours de repos. Ces résultats démontrent comment la collecte complète de données, y compris les mesures du sommeil, des rythmes circadiens, de la fatigue et de la performance, peut être utilisée dans les environnements opérationnels.

Dans ce cas, le but de l'étude était d'évaluer le sommeil, les rythmes circadiens, la fatigue, et la performance par l'heure de début de service comme suit. 1) Ligne de base : pendant le premier bloc de service, tous les pilotes ont travaillé 5 jours qui ont chacun inclus deux vols d'environ 2 h chacun, commençant en milieu de matinée, pour permettre un épisode de sommeil de nuit adéquat. Ce bloc a été suivi de 4 jours de repos. 2) Débuts précoces : pendant le bloc de service anticipé, tous les pilotes ont travaillé 5 jours qui comprenaient chacun deux vols d'environ 2 h, chacun commençant entre environ 5 h et 8 h. Ce bloc a été suivi de 3 jours de repos. 3) Les quarts de travail élevés se déplacent à la mi-journée : pendant le bloc de service de la mi-journée, tous les pilotes ont travaillé 5 jours, ce qui comprenait chacun des vols de 2 à 4 vols de 2 à 6 h chacun, à partir d'environ la mi-journée. Ce bloc a été suivi de 3 jours de repos. 4) Arrivées tardives : pendant le bloc de service tardif, tous les pilotes ont travaillé 5 jours, ce qui comprenait deux vols d'environ 3 h chacun, commençant en fin d'après-midi vers 16 h et se terminant vers minuit. Ce bloc a été suivi de 3 jours de repos.

Protocol

Cette étude a été approuvée par l'Institutional Review Board (IRB) du NASA Ames Research Center, et tous les sujets ont fourni un consentement éclairé écrit. Toutes les procédures d'étude étaient conformes à celles du protocole approuvé par la NASA IRB (numéro de protocole HRI-319).

1. Sélection des participants et préparation à l'expérience

  1. Détermination du calendrier d'étude
    1. Inclure une période de collecte de données de base afin d'évaluer les résultats en l'absence d'intervention.
  2. Identifier quand collecter des données pendant l'expérience
    1. Lors de l'évaluation de la fatigue, il est essentiel que les mesures des résultats comprennent plus d'un point de données en raison des changements de temps de la journée dans la fatigue et le rendement.
    2. Recueillir des données de performance en conjonction avec des tâches critiques sur le plan opérationnel lorsque cela est possible. Dans le cas des pilotes de ligne, il est utile de recueillir une cote PVT et fatigue au TOD d'un vol, qui est dans la phase finale de la croisière, juste avant la tâche critique de l'atterrissage se produit.
      REMARQUE: D'autres données PVT à bord peuvent être nécessaires pour évaluer les résultats des vols plus longs ou dans d'autres environnements opérationnels. Un chercheur peut être intéressé, par exemple, par le changement de la fatigue au cours d'une pause de repos, qui exige que des mesures soient prises avant et après la pause.
  3. Les procédures de recrutement peuvent varier selon les objectifs de l'étude. Veiller à ce que les participants soient employés par une seule organisation et qu'ils représentent la population type de l'organisation choisie; par conséquent, aucun critère de présélection supplémentaire ne doit être appliqué.
    REMARQUE: Dans les environnements de laboratoire, les participants sont généralement éliminés de la participation s'ils ont des problèmes de santé chroniques ou obtiennent un score hors de la normale sur les questionnaires sur les troubles du sommeil. Dans les milieux opérationnels, les participants peuvent avoir des maladies chroniques et des troubles du sommeil non diagnostiqués, mais ces personnes devraient généralement être incluses dans les études afin d'évaluer l'efficacité des interventions dans un large éventail de travailleurs. Les personnes devraient être invitées à participer à l'étude par courriel ou par présentation en personne à la population d'intérêt.
    1. Demandez aux participants de communiquer directement avec le personnel de l'étude et de leur assurer que les décisions en matière d'emploi ne seront pas prises à partir de données individuelles.
    2. Prendre toutes les précautions supplémentaires qui pourraient être nécessaires pour protéger la confidentialité des participants de leur employeur, comme l'obtention d'un certificat de confidentialité de l'Institut national de la santé ou d'une lettre de la direction de l'entreprise assurant bénévoles que leur emploi ne sera pas affecté par leur participation à l'étude.
    3. Demandez aux participants de obtenir un consentement éclairé confirmant que la participation à la recherche est strictement volontaire. Veiller à ce que les bénévoles intéressés puissent suivre l'horaire de travail de l'étude et les décourager d'échanger des quarts de travail pendant l'étude.
  4. Invitez les participants qui se sont portés volontaires à l'étude à assister à une séance de formation et d'information de 30 à 60 min.
    1. Fournir aux participants une trousse de collecte de données qui comprend le moniteur d'activité, l'appareil à écran tactile avec l'application appropriée installée et des fournitures de collecte d'urine. Demandez aux participants de remplir des questionnaires de fond [p. ex., Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI)51, Fatigue Severity Scale (FSS)52, Epworth Sleepiness Scale (ESS)53, Checklist of Individual Strength (CIS)54, Questionnaire matinal/soirée (MEQ)55] pour estimer la prévalence des problèmes de sommeil de base dans la population. Ces questionnaires peuvent également être utilisés comme covariables dans l'analyse des données.
    2. Examinez tous les aspects de l'étude avec les participants et formez-les sur les procédures de remplir les questionnaires et les tests d'étude. Demandez aux participants de remplir un journal de sommeil et tous les questionnaires quotidiens devant le personnel de l'étude pour s'assurer que le participant comprend comment remplir les questions et utiliser l'application. Former les participants aux procédures appropriées pour terminer le PVT tel que décrit à la section 6 ci-dessous.
    3. Fournir aux participants un moniteur d'activité validé par la recherche. Demandez aux participants de porter le moniteur d'activité en tout temps, en l'enlevant seulement lorsqu'il peut être immergé dans l'eau. Demandez aux participants de noter l'heure de l'activité des suppressions de moniteur dans l'application.
    4. Fournir aux participants du matériel de collecte d'urine et les orienter vers les procédures de collecte de l'urine. Si un participant n'est pas disposé ou incapable de prélever des échantillons d'urine, cet élément de l'étude peut être inclus comme une sous-étude facultative si elle est approuvée par la commission d'examen éthique.

2. Conception expérimentale

  1. Horaire de travail : Assurez-vous que toutes les personnes suivent le même horaire (ou un horaire équilibré dans le cas d'une expérience randomisée). En outre, inclure une condition de base ou de placebo dans l'expérience pour interpréter des résultats en l'absence d'intervention ou de manipulation de programme.
    REMARQUE :     Il sera probablement nécessaire de travailler en étroite collaboration avec l'organisation partenaire pour mettre en œuvre le calendrier expérimental. D'autres considérations peuvent être nécessaires en fonction de la population à étudier. Dans le cas de notre étude, dans laquelle nous avons évalué les pilotes de ligne court-courriers, nous avons conçu un calendrier qui leur a permis de rentrer chez eux chaque jour pour s'assurer qu'ils avaient un environnement de sommeil uniforme. Le calendrier final d'évaluation des résultats d'intérêt devrait être semblable à celui diagramme de la figure 1.
    1. Protocole de collecte de données les jours de non-travail :
      1. Demandez aux participants de remplir le journal du sommeil chaque jour à moins de 30 minutes de se réveiller et d'aller au lit.
      2. Demandez aux participants de porter leur moniteur d'activité en permanence.
      3. Demandez aux participants de compléter une échelle de fatigue Samn-Perelli (SP) et un PVT 3x par jour : matin (1 h et 2 h après le réveil), mi-journée (8 à 9 h après le réveil) et soir (1 à 2 h avant d'aller au lit).
    2. Protocole de collecte de données les jours ouvrables :
      1. Demandez aux participants de remplir le journal du sommeil chaque jour à moins de 30 minutes de se réveiller et d'aller au lit.
  2. Calendrier de collecte de données : assurez-vous que le calendrier de collecte des données comprend la collecte de données PVT à des heures pertinentes sur le plan opérationnel et à plusieurs moments par jour (au minimum, le matin, le milieu de la journée et le soir) afin d'évaluer les changements de rendement la perte de sommeil ou le désalignement circadien. De plus, vérifiez que le calendrier de collecte des données ne pèse pas trop sur le participant avec la collecte inutile de données.
    REMARQUE: L'équilibre entre la collecte d'informations suffisantes pour évaluer les interventions et le non-surcharge du participant est essentiel au maintien de la conformité à l'étude et à la réduction du retrait de l'étude.

3. Procédures de recouvrement d'actigraphie

  1. Sélectionnez un moniteur d'activité qui a été validé contre le PSG dans un environnement de laboratoire (figure 2).
    REMARQUE: Certains moniteurs d'activité comprennent des caractéristiques supplémentaires, telles que la température et la fréquence cardiaque, mais comme décrit précédemment, ces caractéristiques peuvent être influencées par les activités d'une personne. Deux fonctionnalités utiles disponibles sur certains appareils sont les marqueurs d'événements et les capteurs de lumière. L'information d'éclairage peut être utile dans l'interprétation de l'information de phase circadienne et les marqueurs d'événements peuvent être utilisés pour marquer les suppressions de temps dans le lit et de moniteur d'activité, mais ces caractéristiques ne sont pas nécessaires pour la collecte d'informations sur le sommeil.
  2. Demandez aux participants de porter le moniteur d'activité confortablement et solidement fixé sur le poignet de la main non dominante pendant toute la période expérimentale. Si le moniteur d'activité n'est pas solidement fixé sur le poignet, le nombre d'activités pourrait être compromis. Démontrer le montage approprié pendant la séance d'information préalable à l'étude.
  3. Demandez aux participants de porter le moniteur d'activité pendant l'exercice, mais retirez-le avant de nager et de prendre une douche. Les suppressions de moniteur d'activité doivent être notées dans le journal quotidien de sommeil pour distinguer l'inactivité due aux déplacements de moniteur d'activité des siestes.
  4. Si le moniteur d'activité inclut une fonction de marqueur d'événement, demandez au participant d'appuyer sur le marqueur chaque fois que le moniteur d'activité est supprimé. En outre, demandez au participant d'appuyer sur le marqueur de l'événement lorsqu'il se couche et se réveille pour chaque épisode de sommeil. Cela permettra d'améliorer l'information obtenue dans le journal du sommeil et d'aider à l'analyse.

4. Questionnaire basé sur l'application, journal du sommeil et collection PVT

  1. Sélectionnez l'application pour la collecte quotidienne de données.
    REMARQUE: Les questionnaires basés sur l'application doivent être recoupés par rapport aux versions papier validées pour s'assurer que les versions basées sur l'application reflètent fidèlement les instruments originaux. En particulier, les questionnaires qui comprennent des échelles analogiques visuelles doivent être vérifiés pour confirmer que les développeurs d'applications n'ont pas transformé les résultats en échelles de type Likert. De même, toutes les questions et réponses doivent être vérifiées pour confirmer que les options de langue et de réponse originales sont entièrement incluses et que la visualisation des questions et des réponses n'est pas compromise par la taille de l'écran de l'appareil utilisé.
  2. Questionnaires : demandez aux participants de remplir des questionnaires de référence (décrits à la section 1.4.1) et des données démographiques avant de s'engager dans des procédures d'étude pour faciliter l'interprétation des résultats de l'étude.
  3. Journal de sommeil : demandez aux participants de remplir le journal de sommeil avant et après l'épisode de sommeil principal de l'individu. Il est souhaitable de fournir aux participants un journal du sommeil basé sur l'application plutôt que du papier parce que 1) il est facile pour le participant de remplir et 2) les journaux de sommeil basés sur l'application sont horodatés, ce qui minimise la possibilité qu'une personne compléter le journal du sommeil rétroactivement.
    1. Journal de sommeil de réveil : au réveil de l'épisode de sommeil principal, demandez aux participants d'indiquer 1) le temps de réveil, 2) le nombre et la durée des réveils, et 3) la qualité du sommeil.
    2. Journal de sommeil à l'heure du coucher : juste avant d'aller au lit, demandez aux participants de documenter la durée et le moment des siestes et les heures de coucher prévues.
  4. PVT : demandez aux participants de prendre le PVT à des moments prédéterminés tout au long de l'étude en utilisant une méthodologie précise décrite ci-dessous (à la section 6).
  5. Présenter l'information de l'étude de façon claire et concise, de sorte que les participants soient présentés avec des tâches d'une manière qui leur permet de déterminer rapidement ce qu'ils doivent faire.
    REMARQUE: Nous utilisons l'application PVTMD de la NASA pour nos études. Le PVTMD de la NASA est une application pour les appareils à écran tactile développée au Centre de recherche Ames de la NASA. L'application est personnalisée pour chaque expérience afin d'inclure ou d'exclure divers questionnaires au besoin. L'application présente chaque activité qu'un participant doit effectuer dans l'ordre (voir Figure 3). Pour la présente étude, la page principale de l'application affiche trois liens principaux : « Inscription à l'étude », « Jour de repos » et « Jour de service ». Le lien « Inscription à l'étude » comprend les questionnaires suivants à remplir au cours de la journée de formation : Démographie, MEQ, CEI et ESS. Une fois terminé, le lien n'est pas visible par les participants. Le lien « Jour de repos » comprend les questionnaires à remplir pendant les jours de congé : journal du sommeil du matin; SP et PVT pour le matin, l'après-midi et le soir; et journal du sommeil du soir, présenté dans cet ordre. Le lien "Duty Day" affiche trois liens principaux: Matin (journal du sommeil); Tâches de travail; et Soirée (journal de sommeil). Le lien Tâches de travail est composé de trois liens : prévol (SP, PVT, temps de trajet); Enregistrez à TOD, qui affiche le nombre de vols sélectionnés par le participant pour effectuer les tests pour ce vol particulier (SP, PVT); post-vol (SP, PVT).

5. Procédure de collecte d'urine

  1. Utiliser la collecte d'urine pour mesurer la production d'aMT6s pour estimer la phase circadienne (adaptée pour la collecte d'urine chez les pilotes à partir des procédures développées par Lockley18 et Hull56).
    1. Demandez aux participants de prélever des échantillons d'urine à la suite de toute intervention qui devrait décaler la phase circadienne. Fournir aux participants la trousse d'urine, le journal d'urine et les instructions de la journée d'entraînement. Le kit d'urine (Figure 4) comprend un chapeau urinoir ou un contenant de collecte d'urinoir, plusieurs pipettes, cinq tubes de collecte d'urine étiquetés par collection de 24 h, deux tubes supplémentaires et des étiquettes d'autocollants blancs, des sacs de fermeture éclair propres, des matériaux d'expédition, une glace paquet, un journal de collecte d'urine (figure 5), et une copie des instructions de référence au cours de chaque bloc de collecte (décrit à la section 5.2).
    2. Instructions générales d'aperçu : informez les participants qu'ils doivent recueillir toute l'urine produite sur une période de 24 heures. Le premier bloc de collecte commence à partir du moment où le participant se réveille le premier jour de collecte d'urine et se poursuit en blocs de 4 h pendant la journée et un bloc de 8 h pendant la nuit. Au total, chaque collection de 24 h comprend cinq échantillons.
    3. Fournir aux participants les instructions ci-dessous et passer en revue avec eux chaque étape de la procédure au cours de la formation pré-étude. Assurez-vous que les participants reçoivent une étiquette d'expédition prépayée et adressée.
  2. Utilisez les instructions de collecte d'urine suivantes pour les participants :
    Lorsque vous vous réveillez le premier jour aller à la salle de bain dans les toilettes comme d'habitude. Vous commencerez à recueillir votre urine après que vous allez à la salle de bains pour la première fois.
    Au début de chaque bloc de collecte, enregistrez la date, l'heure de début et l'heure de fin approximative du bloc de collecte sur le journal de collecte (p. ex., 07:00-11:00 AM). Vous pouvez uriner plus d'une fois au cours d'un bloc de collecte de 4 h (ou pendant le bloc de collecte de 8 h pendant la nuit). Dans ce cas, vous urinez dans le même récipient de collecte d'urine. Par exemple, pendant la fenêtre de collecte de 07h00 à 11h00, vous pouvez uriner à 8h00 et 10h55. Ces deux vides d'urine se mélangent dans le même récipient de collecte. À la fin du bloc de collecte, vous prendrez un échantillon. Chaque fois que vous urinez, enregistrez l'heure exacte de l'horloge que vous urinez sur le journal de collecte. Chaque fois que vous urinez, toute votre urine doit aller dans le récipient de collecte.
    Videz votre vessie juste avant de prélever un échantillon. Par exemple, si le bloc de collecte se termine à 11h00, essayez d'uriner dans le récipient de collecte juste avant 11h00, puis prenez l'échantillon. À la fin du bloc de collecte, enregistrez le volume total de l'urine recueillie à l'aide des marques sur le contenant.
    Prenez une nouvelle pipette et transférez une petite quantité d'urine du récipient de collecte dans un petit tube. Remplissez le tube avec suffisamment d'urine pour qu'il soit au moins à moitié plein. Clef le tube. Ne remplissez pas complètement le tube, car l'urine se dilate lorsqu'elle est congelée et peut briser le tube si elle est surremplie. Après avoir rempli le tube, alors vous pouvez jeter la pipette loin. Chaque tube d'échantillon est étiqueté avec un nombre et disposé dans l'ordre numérique. Utilisez les tubes d'échantillon dans l'ordre numérique (c.-à-d., utiliser 1 d'abord, puis 2, etc.).
    Placez le petit tube dans un sac à risque zippé. Placez le grand sac zip-lock dans la boîte d'expédition avec un sac froid. Après avoir pris l'échantillon, enregistrez le numéro de tube et le temps d'horloge que vous avez pris l'échantillon sur le journal de collecte, puis jetez l'urine restante dans les toilettes. Rincer le récipient de collecte avec de l'eau (ne pas utiliser autre chose que de l'eau pour rincer le récipient de collecte). Répétez le processus pour les trois prochains blocs de collecte de jour (p. ex., 11 h à 15 h, de 15 h à 19 h et de 19 h à 23 h).
    Pour le bloc de collecte de nuit, collectez votre quatrième échantillon de jour juste avant d'aller au lit. Le contenant de collecte doit être vide lorsque vous allez au lit. Le bloc de collecte de nuit comprendra toute l'urine que vous urinez pendant la nuit, ainsi que l'urine de la première fois que vous urinez le matin. Lorsque vous vous réveillez le matin, vous urinez dans le récipient de collecte. Toute urine de la nuit sera mélangée avec cette première urine que vous produisez le matin. Si vous ne vous réveillez pas pendant la nuit, l'échantillon de nuit ne peut inclure que votre première miction matinale. Après avoir uriné pour la première fois le jour 2, le bloc de collecte de nuit est terminé.
    S'il vous plaît recueillir toute l'urine que vous produisez dans une période de 24 heures. Si vous urinez accidentellement dans les toilettes, alors s'il vous plaît noter cela sur votre journal de collecte d'urine et laissez-nous savoir que vous avez manqué une collection.

6. Méthodes d'administration PVT

REMARQUE: Comme décrit dans l'introduction, NASA-PVT est un 5 min d'attention soutenue, test de temps de réaction qui mesure la vitesse à laquelle les individus répondent à un stimulus visuel. La durée du test peut être modifiée en fonction de la conception de l'étude. Il existe de nombreuses conceptions PVT qui ont été développés, y compris ceux qui illuminent une cible35,57 ou le modèle de damboard39. Le NASA-PVT a été conçu pour imiter le laboratoire PVT-192 dispositif dans lequel la cible est sous la forme d'un compteur millisecondes.

  1. Lisez les instructions suivantes à chaque participant pour s'assurer que chacun reçoit la même formation: "S'il vous plaît tenir l'appareil dans la position du paysage à chaque fois et planer chacun de vos pouces sur l'appareil à quelques millimètres de l'écran tout le temps que vous êtes passer ce test. Pendant le test, appuyez sur l'écran en utilisant le pouce de votre main dominante (c'est-à-dire la main avec laquelle vous écrivez habituellement) dès que vous voyez les nombres rouges défiler dans la boîte. Vous devez utiliser votre pouce de votre main dominante pour répondre aux stimuli dans tous les tests. Les numéros de l'écran montrent à quelle vitesse vous avez répondu à chaque fois. Plus le nombre est petit, mieux c'était. Essayez de faire de votre mieux et d'obtenir le nombre le plus bas que vous pouvez éventuellement à chaque fois. Si vous appuyez trop tôt sur l'écran (avant l'apparition des chiffres), vous verrez un message d'erreur (« FS ») indiquant un faux départ. Si vous appuyez sur votre pouce non dominant, alors vous verrez le message 'ERR', indiquant une erreur. Évitez 'FS' et 'ERR'. Si vous oubliez de lever le pouce, l'écran texte vous rappellera après un court laps de temps. Figure 6 affiche l'écran de la démo NASA-PVT montrant la position correcte de l'appareil à écran tactile tout en prenant le PVT et l'emplacement du pouce.
  2. Demandez aux participants de garder l'appareil à écran tactile en mode Avion, le WiFi en tout temps.
    REMARQUE: Ceci est particulièrement important pour la tâche PVT où la précision du chronomètre interne est influencée par les fonctions de connectivité, influençant ainsi le temps de réaction38.
  3. Demandez aux participants d'initier le PVT à un moment exempt de distractions. En cas de distraction, demandez aux participants de noter le nombre de distractions dans l'application après le test.
    REMARQUE: Compte tenu des exigences des environnements opérationnels, il est possible que les participants ne soient pas en mesure de passer un test PVT prévu. Dans ce cas, les participants doivent être invités à prendre le PVT dès que possible après le test manqué. Il est également important d'informer les participants qu'ils doivent maintenir au moins 30 min entre les séances de test PVT.

Representative Results

En utilisant les méthodes décrites, nous avons pu recueillir plus de 700 jours de données et plus de 3 000 PVT et cotes de fatigue parmi 44 pilotes court-courriers7. L'objectif de cette étude était de caractériser les changements dans le sommeil, la phase circadienne, les cotes de fatigue et le rendement chez les pilotes court-courriers par le début du travail et la charge de travail pendant les vols de jour.

Pour tenir compte de la conception de l'étude à l'intérieur des sujets, tous les effets de l'état ont été évalués pour les résultats du sommeil et de la performance à l'aide de mesures répétées d'analyse de la variance avec des covariances non structurées, en utilisant le participant comme facteur répété. Pour évaluer si les résultats du sommeil et de la performance variaient selon le jour selon un horaire donné, des modèles linéaires d'effets mixtes ont été appliqués aux changements dans le sommeil et les performances par jour. Pour tenir compte des différences individuelles dans l'adaptation à un horaire donné, l'interception et la pente ont été autorisées à varier d'un individu à l'autre.

Le premier objectif visé par ces méthodes était d'examiner l'impact de l'heure de début de service sur le sommeil. La durée du sommeil, l'heure du coucher, l'heure du réveil et la qualité du sommeil ont été calculées à l'aide du journal du sommeil et de l'actigraphie. Un exemple de l'actogramme dérivé du moniteur d'activité est illustré dans la figure 7. Il a été démontré que le moment et la durée du sommeil variaient considérablement en fonction du temps de début de travail à l'aide de l'analyse de régression des effets mixtes. Le tableau 1 affiche l'heure du coucher, l'heure du réveil, la durée du sommeil et la qualité du sommeil selon le type d'horaire indiqué par les participants au journal du sommeil. Les participants se sont coucher en moyenne vers 23 h 10 (SD à 1 h 41) sur le bloc de référence. L'heure du coucher pour le bloc de l'horaire des droits de douane précoce s'est considérablement différente de la ligne de base (p 'lt; 0.01) avec les participants signalant l'heure du coucher plus tôt. Les heures de coucher pour les horaires de mi-journée et de fin de service différaient également considérablement de la ligne de base (p 'lt; 0.01), avec les participants rapportant plus tard l'heure de coucher. Les participants se sont coucher beaucoup plus tard (p 'lt; 0.01) les jours de repos par rapport à la ligne de base.

La figure 8 affiche la durée de sommeil dérivée de l'actigraphie moyenne par jour pour chaque type d'horaire. Les participants ont obtenu beaucoup moins de sommeil (p lt; 0,01) sur les débuts précoces par rapport à la ligne de base. La durée du sommeil sur les autres types d'horaires n'était pas différente de la ligne de base. La latence du sommeil et l'efficacité du sommeil obtenues à partir de l'actigraphie n'étaient pas significativement différentes de la ligne de base pour l'un des types d'horaire. Le réveil après l'auto-sommeil (WASO) était significativement différent pour les premiers départs par rapport à la ligne de base (p llt; 0,05), les pilotes déclarant être plus éveillés au début. Il n'y avait aucune différence entre la ligne de base et les autres types d'annexes. Il n'y avait aucune différence significative entre les jours de repos et la ligne de base.

Le deuxième objectif visé par ces méthodes était d'examiner l'impact de l'heure de début des droits sur la phase circadienne mesurée par les AMT6. Le moment de pointe (acrophase) du rythme aMT6s est un marqueur fiable de la phase circadienne58. La figure 9 montre un exemple du rythme circadien des aMT6 de plus de 24 h pour un individu, tandis que la figure 10 montre l'acrophase aMT6s acrotopour chaque individu qui a participé aux procédures de collecte d'urine par bloc d'étude. Conformément aux résultats sur le sommeil, il a été constaté que la phase circadienne moyenne a été sensiblement décalée selon l'heure de début de travail. Il est important de noter les renseignements manquants sur la collecte de données à la figure 10. Certaines personnes ont eu de la difficulté avec les procédures de collecte d'urine pour certains des blocs ou elles ont oublié d'enregistrer le moment de leur collecte d'échantillon. Dans ces cas, il n'a pas été possible de générer des estimations fiables de la phase circadienne à partir de la concentration d'aMT6s et, par conséquent, certaines données sont manquantes. Dans les situations où la collecte d'informations de phase circadienne est importante, il peut être prudent d'appeler les participants avant chaque collecte d'urine pour s'assurer que les procédures sont correctement suivies.

Le troisième objectif visé par ces méthodes était d'examiner l'impact de l'heure de début des droits sur la fatigue autodéclarée mesurée par SP, et le rendement objectif mesuré par le PVT. Conformément à nos résultats sur le sommeil, à l'aide d'une analyse de régression à effets mixtes, nous avons constaté que la fatigue (tableau 2) et les temps de réaction au PVT (figure11)étaient pires au début, une charge de travail élevée à mi-journée et des finitions tardives, par rapport à notre collecte de données de base (p 'lt; 0.001 SP; p 'lt; 0.01 PVT RT). Les participants ont montré une augmentation significative des lacunes pour chaque type d'horaire par rapport à la ligne de base (p 'lt; 0.01 tôt; p 'lt; 0.05 mi-journée; p 'lt; 0.01 tard). Le rendement des jours de repos était semblable à celui de la ligne de base. Ces résultats sont également décrits dans le tableau 3.

Figure 1
Figure 1 : Protocole d'étude par heure de la journée pour chaque jour de l'étude. Les barres gris foncé représentent les périodes de vol, y compris l'heure du rapport avant le vol (barres ouvertes), et les barres gris clair représentent les périodes de sommeil. Les jours 1 à 5 représentent le bloc de droits de base, les jours 10 à 14 représentent les premiers départs, les jours 18 à 22 représentent les mises en service à la mi-journée et les jours 26 à 30 représentent les départs tardifs. Les barres ombragées représentent le premier bloc de jour de repos après le service lorsque l'urine est recueillie. Ce chiffre est reproduit à partir de Flynn-Evans et coll.7. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2
Figure 2 : Dispositif de moniteur d'activité/accéléromètre porté au poignet de la main non dominante. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3
Figure 3 : Exemple de tests effectués pendant les jours de repos à l'aide de l'application à écran tactile. De gauche à droite : (A) la page principale de l'application affiche deux liens ; (B) le jour de repos affiche trois liens: matin, milieu de journée, soir; (C) le lien du matin affiche les tests effectués le matin; (D) le lien de la mi-journée affiche les tests effectués dans l'après-midi, et (E) le lien du soir affiche le test effectué dans la soirée. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4
Figure 4 : Trousse d'urine. Le kit contient (A) un chapeau urinoir ou un contenant de collecte urinoir, (B) pipettes, (C) tube de collecte d'urine, (D) étiquettes d'autocollant blanc, (E) un sac bio-risque, (F) pack de glace, et (G) expédition Matériaux. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 5
Figure 5 : Exemple du journal de collecte d'urine.

Figure 6
Figure 6 : Tâche de vigilance psychomotrice (PVT). (A) L'appareil à écran tactile est orienté en position de paysage et les pouces sont affichés sur l'écran au début du test. (B) les temps de réaction sont affichés sur une boîte rectangulaire dans la partie centrale supérieure de l'écran. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 7
Figure 7 : Actogramme des cycles veille-sommeil de plus de 24 h pendant 14 jours. La couleur bleu foncé représente les périodes de sommeil; le bleu clair représente les périodes de repos. La couleur noire représente le mouvement. La couleur jaune représente la lumière. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 8
Figure 8 : Durée moyenne du sommeil dérivée de l'actigraphie par jour sur chaque type d'horaire. Le jour 1 représente la nuit de sommeil avant la première période de travail d'un bloc donné. Un astérisque désigne une différence significative (p 'lt; 0.05, 'p 'lt; 0.01) dans les moyens entre l'état de base et le bloc de démarrage précoce. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 9
Figure 9 : profil aMT6 pour les cinq bacs de collecte d'urine pour chaque épisode de collecte de données pour un seul participant. Les données sont retracées. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 10
Figure 10 : 6-sulfatoxymelatonin (aMT6) acrophase (pic) par temps (horloge de 24 h) de nadir circadien et type d'horaire pour chaque individu. Cercles remplis et ouverts, triangles, carrés représentent des participants individuels. Ce chiffre est reproduit à partir de Flynn-Evans et coll.7Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 11
Figure 11 : Tâche de vigilance psychomotrice (PVT) moyenne temps de réaction (RT), les lacunes (RT à 500 m) et la vitesse de réponse (moyenne 1/RT) par jour sur chaque type d'horaire. Les astérisques suivant chaque pente indiquent des changements de performance par jour dans cet état. Les supports indiquent des différences dans la pente entre les performances de base et la pente dans la performance dans chacune des autres conditions (p 'lt; 0.05, 'p 'lt; 0.01). Lignes de base , cercles remplis, cercles ouverts précoces, triangles remplis à la mi-journée, triangles ouverts tardifs. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Horaire de travail n Heure du coucher (h, SD) Temps de réveil (h, SD) Durée du sommeil (h, SD) Qualité du sommeil (SD)
Baseline (réf.) 39 23:10 (1:41) 7:20 (1:49) 8.2 (0.9) 2.4 (0.7)
tôt 42 21:14 (1:01)** 4:29 (0:47) 7.4 (0.9)** 2.5 (0.6)
midi 41 01:19 (0:43)** 9:11 (0:58) 7.9 (1.1) 2.3 (0.6)
tard 40 02:18 (1:07)** 9:57 (1:11) 7.8 (1.4)* 2.3 (0.7)
Jours de repos 42 23:47 (0:50)** 8:16 (0:58) 8.5 (0.9)* 2.4 (0.5)

Tableau 1 : Résultats du sommeil dérivés du journal de sommeil (heure du coucher, temps de réveil, durée du sommeil et qualité du sommeil) selon le type d'horaire. p 'lt; 0.05, 'p 'lt; 0.01; h - heure, SD et déviation standard. Cette table est reproduite à partir de Flynn-Evans et coll.7

Horaire de travail Moyenne (SD) p-valeur
ligne 3.51 (0.80) arbitre.
Devoir précoce 4.03 (0.88) 0,001
Devoir de midi 3.85 (0.90) 0,001
Devoir tardif 3.85 (0.89) 0,001

Tableau 2 : Moyens et écart standard pour les scores Samn-Perelli (SP) par bloc de service. Une cote plus élevée indique une plus grande fatigue.

Horaire de travail n (participants) Temps de réaction moyen (ms, SD) Vitesse de réponse (s, SD) Moyenne des défaillances (à 500 ms)
Baseline (réf.) 38 236 (48) 4.84 (0.61) 3.1 (4.1)
tôt 40 257 (70)** 4.63 (0.66)** 4.4 (5.4)**
midi 39 261 (62)** 4.56 (0.66)** 4.7 (5.1)*
tard 38 266 (64)** 4.51 (0.63)** 4.7 (5.0)**
Jours de repos 40 249 (56) 4.69 (0.62) 4.0 (4.5)

Tableau 3 : Tâche de vigilance psychomotrice (PVT) moyenne temps de réaction (RT), vitesse de réponse (moyenne 1/RT), et les lacunes (RT 'gt; 500 ms) par type d'horaire. p 'lt; 0.05, 'p 'lt; 0.01; cette table est reproduite à partir de Flynn-Evans et coll.7

Discussion

Les méthodes décrites dans ce manuscrit donnent un aperçu des habitudes de sommeil, des phases circadiennes, des cotes de fatigue et des performances des pilotes pendant les vols de jour, y compris les départs anticipés, la charge de travail élevée à la mi-journée et les arrivées tardives. La combinaison de ces méthodes a démontré que ces facteurs sont tous influencés par des changements modestes dans le temps de début de travail et la charge de travail. En évaluant un calendrier d'étude systématique et en intégrant ces mesures dans une application à écran tactile facile à utiliser, une grande quantité de données a été recueillie dans un environnement difficile. L'utilisation de cette combinaison de méthodes a permis une interprétation plus claire des changements de vigilance et de performance pendant les quarts de travail de jour non traditionnels.

Cette conception et la mise en œuvre de méthodes mesurant les données objectives sur le sommeil, le circadien, la fatigue et le rendement ont été essentielles pour permettre de déterminer comment le début du travail influence les pilotes pendant les vols de jour en l'absence de décalage horaire. Le protocole a été conçu pour permettre des comparaisons systématiques entre les conditions, tout en minimisant les inconvénients pour les participants et en maximisant la collecte de données aux points de temps opérationnels pertinents. Il s'agit d'étapes essentielles à la collecte de données significatives dans les environnements opérationnels. Les mesures ont été validées dans des études de laboratoire et sur le terrain, ce qui est important pour l'interprétation des résultats. Bien que l'étude ait été conçue pour permettre aux participants de compléter les procédures d'étude de façon indépendante, la séance d'information préalable à l'étude a été cruciale pour s'assurer que les bénévoles comprenaient les procédures d'étude et l'importance de maintenir l'uniformité lorsqu'ils terminent tests et questions, en particulier pour le PVT.

La constatation que la durée du sommeil et les changements de calendrier en fonction de l'heure de début du travail est compatible avec les études antérieures dans de plus petits échantillons d'individus qui ont utilisé PSG pour évaluer le moment du sommeil59,60. Bien qu'on puisse s'attendre à ce que les premiers départs et les finitions tardives empiètent sur le moment du sommeil, le vaste échantillon de données recueillies dans un environnement opérationnel donne un aperçu des façons inattendues dont les participants perdent le sommeil. Par exemple, la zone d'entretien du sillage, qui représente le disque le plus fort pour être éveillé, se produit juste avant l'heure du coucher habituelle. Dans les études de laboratoire, il a été démontré que les participants ont de la difficulté à dormir pendant la zone d'entretien du sillage61,62,63. On s'attendait à ce que les participants essaient d'aller se coucher quelques heures plus tôt que la normale afin de se préparer à des départs précoces. On s'attendait également à ce qu'en essayant d'initier le sommeil pendant la zone d'entretien du sillage, les participants puissent présenter une longue latence de sommeil pendant le sommeil précédant les premiers départs; toutefois, ce n'était pas le cas. Ces données mettent en évidence d'importantes différences entre le laboratoire et le domaine, et elles démontrent la nécessité de recueillir des données sur le sommeil dans des environnements opérationnels.

Bien que l'information de phase circadienne ait été obtenue dans un sous-ensemble d'individus, les changements de phase circadien observés dans chaque type de programme reflétaient les changements observés dans le chronométrage du sommeil. L'ajout de la phase circadienne à ce protocole a permis de comprendre pourquoi les cotes de fatigue et les performances ont changé en fonction de l'heure de début du travail. La vigilance et la performance suivent un rythme circadien, avec la plus faible vigilance et les performances les plus pauvres coïncidant généralement avec le moment de l'acrophase aMT6s. Bien qu'il ait été constaté que les rythmes circadiens de la plupart des participants ont changé dans la direction prévue par rapport à l'horaire de travail imposé, il a également été constaté que ce déplacement était variable entre les individus. Cela suggère que certaines personnes peuvent avoir plus de difficulté à s'adapter aux horaires précoces ou tardifs, ce qui provoque un décalage circadien modeste. La combinaison de ces méthodes a amélioré l'interprétation de ces conclusions.

Les données sur le sommeil recueillies ont également permis de mieux comprendre pourquoi les cotes de fatigue et le rendement ont changé par rapport aux différents horaires de travail. Par exemple, il a été constaté que pendant les premiers départs et les arrivées tardives, les cotes samn-Perelli et les performances pvT étaient plus faibles de jour en jour sur chacun de ces horaires. Cela est logique, parce que les pilotes ont obtenu moins de sommeil pendant les premiers départs et les finitions tardives par rapport à la ligne de base, ce qui signifie qu'ils ont été l'accumulation de la dette de sommeil avec chaque jour sur ces horaires. En revanche, les performances du PVT ont également été plus faibles de jour en jour pendant les horaires de démarrage élevés à la mi-journée. Au cours de l'horaire de mi-journée, la quantité de sommeil obtenue par les pilotes n'était pas différente de la durée du sommeil pendant la collecte de données de base. Par conséquent, cette constatation donne à penser que le rendement moins faible observé au cours des horaires de travail à la mi-journée n'était pas susceptible d'être motivé par une restriction de sommeil aigue. Il aurait été très difficile d'interpréter les cotes de fatigue et les données de performance sans les données sur le sommeil, ce qui aurait rendu la combinaison de ces méthodes importante.

Bien que ces méthodes aient été conçues et mises en œuvre avec succès, cette approche peut comporter certains défis. Par exemple, il est possible que les participants oublient quand ou comment effectuer certaines procédures. Il est utile de communiquer régulièrement avec les bénévoles pour confirmer qu'ils accomplissent des tâches selon le protocole, en particulier pendant la première phase de collecte d'urine. De plus, le risque de perte de données augmente à mesure que la durée de l'étude augmente, car les individus peuvent perdre ou endommager leurs appareils d'étude. Si une étude est prévue pour plusieurs semaines, comme ce fut le cas pour cette étude, il peut être souhaitable de télécharger des données au point médian de l'étude afin de réduire la perte potentielle de données et d'examiner la conformité avec le protocole. Des données insuffisantes ou manquantes peuvent réduire l'interprétabilité des résultats, il faut donc veiller à ce que les personnes recueillent les données de façon appropriée.

Il existe de nombreuses applications possibles pour ces méthodes dans d'autres contextes opérationnels. Ces méthodes peuvent être utilisées pour caractériser le sommeil, la phase circadienne, la fatigue et le rendement dans les professions ayant des pratiques d'horaire inhabituelles ou des considérations environnementales, comme pendant les vols spatiaux ou les opérations militaires. En outre, il existe de nombreuses interventions et contre-mesures prometteuses évaluées dans des environnements de laboratoire, telles que l'utilisation de la lumière bleu-enrichie pour accélérer le déplacement de phase circadienne, la sieste stratégique sur le tas, les hypnotiques pour maximiser le sommeil stimulants tels que la caféine pour améliorer la vigilance. Bien que de telles approches puissent être démontrées efficaces dans des conditions de laboratoire contrôlées, le déploiement de tels outils et technologies dans des environnements opérationnels doit être évalué pour confirmer leur efficacité à réduire la fatigue dans le monde réel. La combinaison de l'actigraphie, des journaux de sommeil, de l'information de phase circadienne, des évaluations de fatigue, et de la collecte de PVT, combinée avec une application logicielle facile à utiliser pour faciliter l'administration des tâches, fournit des données adéquates pour évaluer l'efficacité d'interventions. La combinaison de ces méthodes présente un potentiel de traduction important pour d'autres environnements opérationnels complexes, où il peut être difficile de déployer des efforts plus invasifs de collecte de données.

Disclosures

EEFE est consultante pour Baby Sleep Science et a reçu des fonds de voyage de l'Université d'État de Washington, de l'Université de Chicago, du Puget Sound Pilots, du National Safety Council et de l'American Academy of Sleep Medicine and Sleep Research Society. Les autres auteurs n'ont pas de divulgations à signaler.

Acknowledgments

Nous remercions les participants à l'étude et le personnel des compagnies aériennes pour leur soutien à la collecte de données. Nous remercions également les membres du Laboratoire de contre-mesures de fatigue du Centre de recherche Ames de la NASA pour leur aide dans ce projet. Cette recherche a été appuyée par le Programme de sécurité de la NASA.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Actiwatch Spectrum Pro Philips Respironics, Bend OR, USA 1099351 The number listed in the Catalog Number section is the Reference number for Actiwatch Spectrum Pro.
iPod Touch 5Th gen Apple Inc., Cupertino CA, USA A1509 The number listed in the Catalog Number section is the Model number. Newer generations of iPods can be used for data collection.
Medline DYND30261 Zip-Style Biohazard Specimen Bags, Plastic, Latex Free, 9" Length, 6" Width, Clear Medline Industries, Inc., Northfield IL DYND30261 The number listed in the catalog Number section is the Part number
Medline DYND80024 24 h Urine Collection Bottle, 3,000 mL Medline Industries, Inc., Northfield IL DYND80024 The number listed in the catalog Number section is the Part number
Moveland 3 mL Disposable Plastic Transfer Pipettes Moveland
Nordic Ice NOR1038 No-Sweat Reusable Long-Lasting Gel Pack, 16 oz. (Pack of 3) Nordic Cold Chain Solutions 0858687005050
Office Depot Brand Print-Or-Write Color Permanent Inkjet/Laser File Folder Labels, OD98817, 5/8" x 3 1/2", Dark Blue Office Depot, Inc.Boca Raton FL, USA 660-426
Philips Actiware 6.0.9 Respironics, Inc., Murrysville PA, USA 1104776 This software is used to analyze sleep recorded through Actiwatch Spectrum Pro
Push cap, neutral for 7 mL tubes Sarstedt, Numbrecht, Germany 65.793
SAS software 9.4 SAS Institute, Cary, NC https://www.sas.com/en_us/software/visual-statistics.html This software is used to analyze the data. Any statistical software (e.g., SPSS, R) can be used.
Shipping material FedEx, USPS, UPS Any company can be used.
Specimen Collector Urine/Stool White 26 oz. McKesson Corporation, San Francisco CA 16-9522 The number listed in the catalog Number section is the Part number
Tube 7 mL, 50 mm x 16 mm, PS Sarstedt, Numbrecht, Germany 58.485

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Comportement Numéro 150 fatigue sommeil phase circadienne vigilance tâche de vigilance psychomotrice NASA-PVT
Collecte de données sur le sommeil, le circadien, la fatigue et le rendement dans des environnements opérationnels complexes
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Arsintescu, L., Kato, K. H.,… More

Arsintescu, L., Kato, K. H., Hilditch, C. J., Gregory, K. B., Flynn-Evans, E. Collecting Sleep, Circadian, Fatigue, and Performance Data in Complex Operational Environments. J. Vis. Exp. (150), e59851, doi:10.3791/59851 (2019).

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