Пожилой возраст, деменция и циркадные ритмы

Общеизвестно, что режим сна меняется с возрастом. Пожилые люди склонны меньше спать, их сон может быть неглубоким и фрагментарным. Часто они очень мало спят по ночам, проводя в постели несколько часов днем. Проблема становится серьезной у пожилых людей, страдающих деменцией, особенно с точки зрения лиц, осуществляющих уход.

Исследователи обнаружили несколько мозговых процессов, которые влияют на эти изменения режима сна. Один особенно интересный результат этого исследования (который может также помочь в подходах к решению проблемы) — это открытие, что воздействие света оказывает серьезное влияние на циркадный ритм у пожилых людей.

Наша зрительная сенсорная система выполняет две основные задачи: сбор и обработку визуальной информации (зрительный отклик) и управление биологическими часами, которые регулируют выработку нескольких важных гормонов (невизуальный отклик). Большинство живых организмов имеют невизуальную реакцию на цикл день-ночь, когда функции организма приспосабливаются к определенным периодам в пределах 24-часового дня (циркадный цикл).

Циркадные ритмы регулируют цикл сна и бодрствования, температуру тела, выброс гормонов (например, мелатонина и кортизола) и экспрессию генов. Циркадные ритмы не высечены в камне и должны быть точно настроены с учетом реального времени и продолжительности дня и ночи, которые подвержены сезонным изменениям и географическому положению. Важность синхронизированной циркадной регуляции очевидна, если мы рассмотрим физиологические и поведенческие нарушения, вызванные сменой часовых поясов.

В 2005 году в наших глазах был обнаружен особый тип светочувствительных клеток, названный внутренне фоточувствительными ганглиозными клетками сетчатки (ipRGC), которые в первую очередь участвуют в регуляции циркадных ритмов. Эти клетки чувствительны к широкому диапазону длин волн с максимальным поглощением света при длинах волн синего света около 480 нм. Считается, что ipRGC настроены на доминирующую длину волны света в сумерках. В сумерках (то есть на рассвете и в сумерках) солнце находится близко к горизонту, и в куполе неба наблюдается относительное обогащение «голубого» света из-за преимущественного рассеяния коротковолнового света, проходящего под углом через атмосферу.

Сигналы от ipRGC обрабатываются в супрахиазматическом ядре в переднем гипоталамусе, который считается ключевым циркадным кардиостимулятором в головном мозге. Супрахиазматическое ядро регулирует высвобождение мелатонина, гормона, имеющего решающее значение для регуляции сна и бодрствования, при этом синий свет стимулирует самые сильные изменения ритма секреции мелатонина.

Визуальные и невизуальные системы по-разному реагируют на количество света и время его воздействия. Количество полихроматического белого света, необходимое для активации невизуальной циркадной системы, как минимум на два порядка больше, чем количество, которое активирует зрительную систему. Время реакции двух систем также разное: в то время как зрительная система очень быстро реагирует на световой стимул (за миллисекунды), продолжительность воздействия света, необходимого для воздействия на циркадную систему, может составлять минуты. Воздействие света на циркадную систему зависит от попадания мелатонина в кровоток, что увеличивает время реакции.

Как на циркадные ритмы влияет пожилой возраст?

Наша чувствительность к световым раздражителям с возрастом снижается. Многочисленные исследования демонстрируют, что активность нейронов в супрахиазматическом ядре снижается у пожилых людей, особенно после 80 лет, а амплитуда циркадных ритмов также уменьшается после 50 лет. Это означает, что интенсивность реакции невизуальной системы к световым раздражителям снижается, иногда очень существенно. Прямым следствием этой приглушенной реакции является отсутствие надлежащей регуляции и адаптации циркадных ритмов к циклу день / ночь. Нарушения циркадных ритмов, приводящие к плохому сну у пожилых людей, могут быть результатом дисфункциональных циркадных путей или пути, который не может обрабатывать световую информацию с такой точностью.

Первая стадия фототрансдукции (когда световые сигналы преобразуются в нейронные сигналы) отрицательно сказывается на пожилых людях: у пожилых людей снижается оптическая передача на коротких волнах, которые максимально эффективны для регуляции циркадной системы (т. Е. Синего света).

Пожилые люди также склонны вести более сидячий образ жизни в помещении с меньшим доступом к яркому свету в течение дня, что потенциально увеличивает риск нарушения циркадных ритмов.
Хорошо известно, что производительность зрительных задач улучшается с увеличением уровня освещенности, независимо от возраста. Однако потребность в свете для выполнения зрительных задач увеличивается с возрастом из-за возрастных потерь в освещении сетчатки. Эти потери достаточно равномерны во времени, с потерей 10% за десять лет выдержки. Таким образом, девяностолетнему ребенку для подобной фоторецепции потребуется в десять раз больше света, чем десятилетнему. Влияние на циркадную ритмику еще больше усугубляется с возрастом, поскольку более короткие фиолетовые и синие длины волн (400–500 нм) больше всего подвержены пожелтению стареющих глаз.

Также стоит помнить, что у пожилых людей часто снижается зрение, они страдают нечеткостью зрения и могут иметь возрастные глазные заболевания, такие как глаукома, катаракта, дегенерация желтого пятна и другие состояния.

Как на циркадные ритмы влияют неврологические состояния?

Нейродегенерация, вызванная болезнью Альцгеймера и аналогичными состояниями, может затронуть несколько частей мозга, включая части, участвующие в регуляции циркадных ритмов. При болезни Альцгеймера супрахиазматическое ядро разрушается, что способствует изменению циркадных ритмов. Это ухудшение усугубляет возрастную потерю нейрональной активности в ядре. Нарушения сна, возбужденное поведение и депрессия очень распространены у людей, страдающих деменцией.

Что можно сделать, чтобы противодействовать этим негативным изменениям?

Терапия ярким светом стала одним из наиболее безвредных и эффективных методов лечения нарушений сна у пожилых людей и пациентов с деменцией.

Исследователи продемонстрировали, что повышенное воздействие яркого света может увеличить амплитуду циркадных ритмов, то есть явно усиливает интенсивность реакции на суточные 24-часовые циклы. Яркое освещение утром или вечером может помочь укрепить циркадные ритмы. Кроме того, повышенное воздействие синего света может быть полезным, поскольку фоторецепторы в ipRGC легче активируются на этих длинах волн.

Вышеупомянутые моменты были включены в разработку ряда экспериментальных световых методов лечения, направленных на стимулирование нормального функционирования невизуальной системы у пожилых людей и людей с болезнью Альцгеймера и деменцией.

Световая терапия может проводиться различными способами, например, с использованием светового короба, расположенного примерно в одном метре от участников на высоте в пределах их поля зрения; головной светлый козырек; потолочные светильники; или натуралистическая световая терапия, известная как моделирование рассвета и заката, которая имитирует переходы наружных сумерек.

Опубликованные данные исследований показывают, что нарушения циркадного ритма можно обратить вспять путем стимуляции супрахиазматического ядра светом. Клинические исследования показали, что световая терапия может укрепить режимы отдыха и активности у людей с деменцией.

В наши дни существует широкий выбор различных источников электрического света, и при правильном выборе сбалансированный и эффективный для циркадных ритмов режим освещения может быть достигнут в помещениях с недостаточным дневным освещением. Спектральные характеристики и интенсивность электрического освещения должны быть адаптированы к времени суток. В настоящее время разрабатывается светодиодный светильник LED Luminaire ™, который автоматически настраивает внутреннее освещение для имитации полного спектра естественного дневного света в течение дня с характеристиками, которые можно «настроить» для пожилых людей. Это обеспечит качественное освещение дл визуальных задач и поможет синхронизировать биологические ритмы для улучшения здоровья, когнитивных способностей и производительности.