Die Rolle der Lichtempfindlichkeit und des intrinsischen zirkadianen Zeitraums bei der Vorhersage individueller zirkadianer Zeitgestaltung

Es gibt eine große interindividuelle Variabilität in der zirkadianen Zeitgestaltung, die von mathematischen Modellen der zirkadianen Uhr unterschätzt wird. Interindividuelle Unterschiede in der Zeitgestaltung wurden traditionell durch die Veränderung des intrinsischen zirkadianen Zeitraums modelliert, aber neueste Erkenntnisse zeigen eine zusätzliche potenzielle Quelle der Variabilität: große interindividuelle Unterschiede in der Lichtempfindlichkeit. Mithilfe eines etablierten Modells der menschlichen zirkadianen Uhr mit Lichtaufzeichnungen aus der realen Welt untersuchten wir, ob Änderungen der Parameter der Lichtempfindlichkeit oder des intrinsischen zirkadianen Zeitraums die Variabilität in der zirkadianen Zeitgestaltung zwischen und innerhalb von Individuen erfassen könnten. Gesunde Teilnehmer (n = 12, im Alter von 18 bis 26 Jahren) unterzogen sich einer kontinuierlichen Lichtüberwachung über 3 Wochen (Actiwatch Spectrum). Der salivare Beginn der Dämmerungs-Melatoninproduktion (DLMO) wurde jede Woche gemessen. Anhand der aufgezeichneten Lichtmuster wurde eine Sensitivitätsanalyse für die vorhergesagten DLMO-Zeiten durchgeführt, indem 3 Modellparameter innerhalb physiologischer Bereiche variiert wurden: (1) ein Parameter, der die Steilheit der Dosis-Wirkungs-Kurve für Licht bestimmt (p), (2) ein Parameter, der die Form der Phasenreaktionskurve für Licht bestimmt (K), und (3) der intrinsische zirkadiane Zeitraum (tau). Diese Parameter wurden dann angepasst, um optimale Vorhersagen der drei DLMO-Zeiten für jedes Individuum zu erhalten. Die Sensitivitätsanalyse zeigte, dass der Variationsbereich der durchschnittlichen vorhergesagten DLMO-Zeiten unter den Teilnehmern 0,65 h für p, 4,28 h für K und 3,26 h für tau betrug. Das Standardmodell sagte die DLMO-Zeiten mit einem mittleren absoluten Fehler von 1,02 h voraus, während die Anpassung aller 3 Parameter den mittleren absoluten Fehler auf 0,28 h reduzierte. Bei der unabhängigen Anpassung der Parameter fanden wir mittlere absolute Fehler von 0,83 h für p, 0,53 h für K und 0,42 h für tau. Die Anpassung von p und K zusammen reduzierte den mittleren absoluten Fehler auf 0,44 h. Die Parameter der Lichtempfindlichkeit erfassten eine ähnliche Variabilität in der Phase im Vergleich zum intrinsischen zirkadianen Zeitraum, was darauf hinweist, dass sie geeignete Ziele zur Individualisierung von Vorhersagen der zirkadianen Phase sind. Zukünftige prospektive Arbeiten sind erforderlich, die Maßnahmen zur Lichtempfindlichkeit verwenden, um diesen Ansatz zu validieren.