Let There Be Light

Une étude de l'UNM évalue l'efficacité de la luminothérapie pour remodeler les rythmes circadiens

Des chercheurs de l'Université du Nouveau-Mexique et leurs collègues du Lighting Enabled Systems & Applications (LESA) Center basé au Rensselaer Polytechnic Institute ont démontré une nouvelle technologie pour évaluer l'efficacité de la luminothérapie pour synchroniser les rythmes circadiens humains comme traitement potentiel pour l'insomnie, les troubles de l'humeur et d'autres problèmes de santé.

Dans un rapport publié en ligne dans le IEEE Journal of Translational Engineering in Health and Medicine (et destiné à diriger le numéro de décembre de la revue), l'équipe a rendu compte d'une étude pilote menée sur trois personnes utilisant le Smart Lighting Clinical Testbed à l'hôpital UNM. Les systèmes d'éclairage, de détection et de contrôle utilisés étaient basés sur un système installé pour la première fois dans le Smart Conference Room Testbed du LESA Center à New York.

En modifiant délibérément des longueurs d'onde particulières de la lumière émise par des appareils d'éclairage à LED spéciaux, les chercheurs ont pu accélérer l'endormissement des participants au cours des quatre jours et nuits passés dans la chambre d'hôpital, qui est également équipée de capteurs sophistiqués qui détectent le mouvements.

« La validation des capacités du banc d'essai a été l'aboutissement d'un effort de développement logiciel et matériel à long terme », déclare Meeko Oishi, PhD, professeur agrégé au département de génie électrique et informatique de l'UNM.

« La démonstration de ces capacités dans un environnement clinique réel au cours de quatre nuits est importante et jette les bases d'une technologie personnalisée sophistiquée à l'avenir. »

Oishi s'est associé à Lee K. Brown, MD, professeur à la division de pneumologie, de soins intensifs et de médecine du sommeil de l'UNM, et directeur du centre des troubles du sommeil de l'UNM, pour créer le banc d'essai à l'UNMH.

Pour tester la technologie, Brown et Oishi ont collaboré avec des collègues de recherche de LESA, un centre de recherche en ingénierie diplômé de la National Science Foundation basé à Rensselaer à Troy, NY.

Les scientifiques savent que certaines longueurs d'onde de la lumière bleue peuvent altérer les rythmes circadiens humains - l'« horloge biologique » de 24 heures qui régit notre cycle veille/sommeil, notre métabolisme et de nombreux autres processus physiologiques. Dans cette étude pilote, les patients ont été exposés à des longueurs d'onde et des intensités de lumière spécifiques pour aider à une phase veille-sommeil retardée (les noctambules) ou une phase veille-sommeil avancée (souvent un problème pour les personnes âgées ou atteintes de démence).

Un éclairage correctement contrôlé peut également soulager la dépression, ainsi qu'améliorer la productivité, le fonctionnement cognitif et la vigilance. La précision du moment et de l'intensité de l'exposition à la lumière est essentielle, mais jusqu'à présent, peu d'installations de recherche clinique pouvaient étudier les effets de régimes d'éclairage prolongés d'une durée de quelques jours à plusieurs semaines.

Les progrès de la technologie LED ont permis de concevoir des systèmes d'éclairage qui contrôlent avec précision la gamme de couleurs utilisées pour produire de la lumière blanche. Le banc d'essai clinique d'éclairage intelligent utilise les technologies d'éclairage et de capteurs de LESA, qui fournissent des profils d'éclairage personnalisés et un suivi continu des mouvements des patients (tout en préservant une intimité absolue) dans une chambre d'hôpital.

Étant donné que le banc d'essai est situé à l'hôpital de l'UNM, les soins infirmiers et la nutrition sont facilement accessibles, ce qui permet de mener des études XNUMX heures sur XNUMX et sur plusieurs jours. Le banc d'essai utilise un éclairage à couleur réglable de Telelumen, membre de l'industrie LESA, qui ressemble aux plafonniers standard des chambres d'hôpital. Les capteurs de la pièce peuvent suivre les mouvements et l'intensité de la lumière réfléchie sans utiliser de caméras, de sorte qu'aucune image vidéo n'est enregistrée.

Dans l'étude pilote, les experts du rythme circadien de l'Université Thomas Jefferson ont conçu des programmes d'éclairage spécialisés calculés pour décaler la phase circadienne des sujets de test sur une période de quatre jours. Les chercheurs ont collecté la salive des participants pour mesurer les niveaux de mélatonine, un marqueur de la phase circadienne d'une personne.

Les sujets testés portaient également des actigraphes, des dispositifs semblables à des montres-bracelets qui enregistraient les mouvements de leur corps et pouvaient être analysés comme moyen d'estimer la phase circadienne. Par exemple, un capteur d'actigraphie pourrait déterminer que le sujet s'est probablement assoupi pendant la journée, et le système ajusterait le spectre et l'intensité de l'éclairage pour favoriser l'éveil.

Les chercheurs de LESA explorent l'utilisation de dispositifs biométriques portables pour étudier les relations entre l'éclairage et les rythmes circadiens des patients. Avec les autres capteurs du banc d'essai, ces outils pourraient conduire à un traitement d'éclairage personnalisé pour divers troubles sans hospitalisation.

« Nous espérons que les résultats des études utilisant le banc d'essai clinique d'éclairage intelligent de l'UNM stimuleront la création d'installations de recherche supplémentaires de ce type, ce qui entraînera une « masse critique » de données fournissant des preuves concluantes que l'éclairage spectral réglable et centré sur l'homme deviendra un élément standard de l'éclairage. conception », dit Brown.

"En attendant, nous faisons de grands progrès pour accélérer l'accumulation de connaissances et de savoir-faire pour faire du banal une réalité."