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Lo studio UNM misura l'efficacia della terapia della luce per rimodellare i ritmi circadiani

I ricercatori dell'Università del New Mexico e i loro colleghi del Centro Lighting Enabled Systems & Applications (LESA) con sede presso il Rensselaer Polytechnic Institute hanno dimostrato una nuova tecnologia per misurare l'efficacia della terapia della luce per sincronizzare i ritmi circadiani umani come potenziale trattamento per l'insonnia, i disturbi dell'umore e altri problemi di salute.

In un rapporto pubblicato online sull'IEEE Journal of Translational Engineering in Health and Medicine (e destinato a guidare il numero di dicembre della rivista), il team ha riferito di uno studio pilota condotto su tre persone utilizzando lo Smart Lighting Clinical Testbed presso l'UNM Hospital. I sistemi di illuminazione, rilevamento e controllo utilizzati erano basati su un sistema installato per la prima volta nello Smart Conference Room Testbed presso il LESA Center di New York.

Alterando deliberatamente particolari lunghezze d'onda della luce emessa da speciali apparecchi di illuminazione a LED, i ricercatori sono stati in grado di anticipare l'inizio del sonno dei partecipanti nel corso di quattro giorni e quattro notti trascorse nella stanza d'ospedale, che è anche dotata di sofisticati sensori che rilevano il sonno di un occupante. movimenti.

"La convalida delle capacità del banco di prova è stata il culmine di uno sforzo di sviluppo software e hardware a lungo termine", afferma Meeko Oishi, PhD, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica dell'UNM.

"La dimostrazione di queste capacità in un ambiente clinico reale nel corso di quattro notti è significativa e pone le basi per una sofisticata tecnologia personalizzata in futuro".

Oishi ha collaborato con Lee K. Brown, MD, professore nella Divisione di pneumologia, terapia intensiva e medicina del sonno dell'UNM e direttore del Centro per i disturbi del sonno dell'UNM, nella creazione del banco di prova presso l'UNMH.

Per testare la tecnologia, Brown e Oishi hanno collaborato con colleghi ricercatori della LESA, un centro di ricerca ingegneristica laureato della National Science Foundation con sede a Rensselaer a Troy, NY.

Gli scienziati sanno che determinate lunghezze d'onda della luce blu possono alterare i ritmi circadiani umani, l'"orologio biologico" di 24 ore che guida il nostro ciclo sonno/veglia, il metabolismo e molti altri processi fisiologici. In questo studio pilota, i pazienti sono stati esposti a specifiche lunghezze d'onda e intensità della luce per aiutare con una fase sonno-veglia ritardata (nottambuli) o una fase sonno-veglia avanzata (spesso un problema per gli anziani o quelli con demenza).

Un'illuminazione adeguatamente controllata può anche alleviare la depressione, oltre a migliorare la produttività, il funzionamento cognitivo e la prontezza. La precisione nei tempi e nell'intensità dell'esposizione alla luce è fondamentale, ma fino ad ora c'erano poche strutture di ricerca clinica in grado di studiare gli effetti di regimi di illuminazione prolungati della durata di giorni o settimane.

I progressi nella tecnologia LED hanno consentito la progettazione di sistemi di illuminazione che controllano con precisione la gamma di colori utilizzati per produrre la luce bianca. Lo Smart Lighting Clinical Testbed utilizza le tecnologie di illuminazione e sensori di LESA, che forniscono profili di illuminazione personalizzati e il monitoraggio continuo dei movimenti del paziente (pur preservando la privacy assoluta) in una stanza ospedaliera.

Poiché il Testbed si trova nell'UNM Hospital, l'assistenza infermieristica e la nutrizione sono prontamente disponibili, rendendo possibile condurre studi di più giorni XNUMX ore su XNUMX. Il Testbed utilizza l'illuminazione a colori sintonizzabile di Telelumen, membro del settore LESA, che assomiglia a plafoniere standard per camere d'ospedale. I sensori della stanza possono tracciare il movimento e l'intensità della luce riflessa senza l'uso di telecamere, quindi non vengono registrate immagini video.

Nello studio pilota, gli esperti di ritmo circadiano della Thomas Jefferson University hanno progettato programmi di illuminazione specializzati calcolati per spostare la fase circadiana dei soggetti di prova nell'arco di quattro giorni. I ricercatori hanno raccolto la saliva dei partecipanti per misurare i livelli di melatonina, un indicatore della fase circadiana di una persona.

I soggetti del test indossavano anche actigrafi, dispositivi simili a orologi da polso che registravano i movimenti del loro corpo e potevano essere analizzati come un modo per stimare la fase circadiana. Ad esempio, un sensore di actigrafia potrebbe determinare che il soggetto si è probabilmente appisolato durante il giorno e il sistema regolerebbe lo spettro luminoso e l'intensità per favorire la veglia.

I ricercatori di LESA stanno esplorando l'uso di dispositivi biometrici indossabili per studiare le relazioni tra l'illuminazione ei ritmi circadiani del paziente. Insieme agli altri sensori Testbed, questi strumenti potrebbero portare a un trattamento di illuminazione personalizzato per vari disturbi senza ricovero ospedaliero.

"Ci auguriamo che i risultati degli studi che utilizzano lo Smart Lighting Clinical Testbed di UNM stimoleranno la creazione di ulteriori strutture di ricerca di questo tipo, risultando in una "massa critica" di dati che forniscano prove conclusive che l'illuminazione spettrale sintonizzabile e incentrata sull'uomo diventerà una parte standard dell'illuminazione design", afferma Brown.

"Nel frattempo, stiamo facendo grandi passi avanti nell'accelerare l'accumulo di conoscenza e know-how per rendere il luogo comune una realtà".