物理科技生物学-PHYICA

光和昼夜节律数据的数学模型改善精神分裂症患者的睡眠时间

医学研究 2022-07-20 21:52:09

睡眠、活动和光照的典型节奏

(a)、(d):光(黄色迹线)、活性(灰色迹线)、6-硫酸酯酶(aMT6s)顶相(红色圆圈)和睡眠时间(水平灰色条)

(b)和(e):24小时光照的平均模式

从白色到深灰色的阴影区域表示在不同光照水平(> 500勒克斯)下花费的时间比例;500到100勒克斯之间;在100到10勒克斯之间, 精神分裂症患者睡眠时间紊乱更可能与光照有关,而不是内在的生物因素

将基于生理学的数学模型应用于光照、睡眠时间数据和昼夜节律时钟的生物标记,揭示了精神分裂症患者睡眠时间紊乱更可能与光照有关,而不是内在的生物因素

令人惊讶的是,数学模型和数字健康数据的结合表明,可以通过改善光的可用性来实现受干扰睡眠时间的正常化,并且不需要强制改变睡眠时间或坐在灯箱前,如当前强光干预疗法所推荐的那样

众所周知,患有精神疾病的人,包括患有精神分裂症的人,其睡眠时间会发生改变,从而导致睡眠不佳

睡眠不佳通常与苦恼、更差的心理健康和生活质量有关

与其他研究一致的是,目前对以前发表的数据的重新分析发现,精神分裂症患者在床上的时间更多,醒来的时间更晚,睡眠更不规律

有些参与者一天24小时都在睡觉,尤其是在冬季

睡眠时间模式的改变是否与驱动睡眠时间的生物钟生物学特性的变化有关,还是与通常使生物钟与一天24小时同步的行为决定的光照模式有关,这是一个活跃的争论话题

萨里大学、乌默奥大学(瑞典)和伦敦国王学院的数学家、昼夜节律和睡眠生理学家以及精神病学家组成的多学科团队分别联手解决这一问题

通过一个数学模型提供独特的数据,该模型包括了睡眠时间的生物学因素以及环境因素对生物钟的影响,揭示了光照是主要的决定因素

虽然光的重要性以前已经被认识到,但目前的干预措施要求人们坐在一天中特定时间发出强光的灯箱前

这些干预措施规定,为了获得最大利益,精神分裂症患者需要强迫自己按照固定的时间表醒来和睡觉

数学分析表明这是不必要的

更容易实现的解决方案是改变光的可用性模式,而睡眠时间由光调节的数学原理将完成其余的工作

重要的是,这种方法可以适应个体差异,并且可以通过使用当前可用的数字健康技术来实现

这种干预可以与患者共同设计,使他们更容易坚持

通过增加依从性并根据个人情况调整,轻度干预可能成为解决睡眠障碍的更有效方法

在他们的论文中,作者描述了实现他们的方法的途径,该途径可以成为数据模型融合技术如何帮助减少包括精神分裂症、双相情感障碍、延迟睡眠期综合征和痴呆在内的多种疾病中的睡眠障碍的模板

由于英国痴呆症研究所的资助,痴呆症是萨里研究人员目前关注的焦点

萨里大学数学系的安妮·斯凯尔登教授说: “我们的临床框架提出了一种经济有效的方法,通过与个人共同设计的‘光可用性’干预措施来帮助人们更规律地睡眠,以适应他们的日常生活

在临床医生的指导下,一种测量光线的可穿戴设备和适当的软件,光线干预可以考虑个人的生理特征和偏好

" 萨里睡眠研究中心的德克-扬·迪克教授说: “将数字健康技术与数学模型相结合,收集光线对昼夜节律和睡眠时间的影响数据,是开发个性化干预措施的有效方法

" 瑞典乌默奥大学的凯瑟琳娜·伍尔夫副教授说: “有了这些技术,对瑞典北部强烈的季节性日光变化的反应可能会被个人跟踪,并在需要补充光线时通过数学建模进行处理,以获得个性化的光线状态

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