DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2025.1732257
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41624025
تاريخ النشر: 2026-01-16
المؤلف: Kateřina Skálová وآخرون
الموضوع الرئيسي: النوم والإرهاق المرتبط بالعمل
نظرة عامة
تدرس الدراسة آثار الحرمان من النوم (SD) تحت حالتين من الإضاءة: إضاءة داخلية كاملة وظلام، مما يحاكي اليقظة الليلية الطبيعية. تهدف الأبحاث إلى فهم كيف تؤثر هذه الظروف على مجموعة متنوعة من المعايير الفسيولوجية والنفسية، بما في ذلك مستويات الميلاتونين، النشاط الحركي، إيقاعات درجة حرارة الأطراف، الأداء المعرفي، المزاج، الجوع، نسبة السكر في الدم، وتفضيلات الطعام. استخدمت التحليلات الإحصائية ANOVA مع تصحيح معدل الاكتشاف الخاطئ (FDR).
تشير النتائج إلى أن SD يؤدي إلى تغييرات مؤقتة في إيقاعات درجة حرارة الأطراف والنشاط الحركي، مع ملاحظة إعادة التزامن بشكل أسرع في الظلام. بينما زادت النعاس الذاتي بعد SD، فإن التعرض للضوء في الليل خفف من النعاس في الصباح. انخفض التأثير الإيجابي بعد SD ولكنه عاد إلى المستوى الأساسي بعد نوم الاسترداد، بينما تفاقم التأثير السلبي في الصباح بعد SD في الظلام. انخفض الأداء المعرفي بشكل أكبر بعد SD في الظلام، وكانت نسبة السكر في الدم قبل الوجبة مرتفعة بعد نوم الاسترداد في هذه الحالة، جنبًا إلى جنب مع تفضيل متزايد للنكهات الحلوة. تستنتج الدراسة أنه بينما قد يقلل التعرض للضوء أثناء SD من النعاس الذاتي ويعزز الأداء المعرفي في الصباح التالي، فإنه يؤدي أيضًا إلى اضطرابات أكثر حدة ودائمة في الإيقاعات اليومية، مما يبرز تبادلًا حاسمًا بين الفوائد الفورية والآثار المحتملة على صحة الإيقاع اليومي على المدى الطويل.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على التأثير الكبير للحرمان التام من النوم (SD) على الوظائف المعرفية، المزاج، والعمليات الفسيولوجية، مما يزيد من خطر الحوادث في الأنشطة مثل القيادة وتشغيل الآلات. تشمل العوامل المساهمة في SD متطلبات العمل، خيارات نمط الحياة، والمشاكل الصحية المزمنة. من الجدير بالذكر أن الورقة تؤكد على دور التعرض للضوء الليلي، الذي يمكن أن يزيد من تفاقم آثار SD من خلال تعطيل الإيقاعات اليومية وتخليق الميلاتونين، مما يؤدي إلى مزيد من الاضطرابات المعرفية والتمثيل الغذائي.
يقترح المؤلفون أنه بينما غالبًا ما يحدث SD والتعرض للضوء الليلي معًا، فإن آثارها الفسيولوجية المتميزة نادرًا ما يتم عزلها في الأبحاث. لمعالجة هذه الفجوة، تهدف الدراسة إلى مقارنة آثار SD التام تحت الإضاءة الداخلية مقابل الظلام على الأداء المعرفي، المزاج، الجوع، وتفضيلات الطعام. باستخدام مجموعة متجانسة من cadets العسكريين، تسعى الأبحاث إلى تقليل التباين وتقديم رؤى أوضح حول كيفية تأثير هذه الظروف على السلوك وتنظيم الإيقاع اليومي، مما يعزز فهمنا لآثارها الفردية والمجمعة.
طرق البحث
في هذه الدراسة ذات القياسات المتكررة التي أجريت في مختبر النوم التابع للمعهد الوطني للصحة النفسية، تم تقييم آثار حوالي 39 ساعة من الحرمان التام من النوم (SD) عبر مرحلتين تجريبيتين تشمل مجموعات الحرمان من النوم/الإضاءة (SD/L) والحرمان من النوم/الظلام (SD/D). خضع المشاركون لعملية تعارف قبل أسبوع من الدراسة، حيث تم توجيههم للامتناع عن الكحول والكافيين. شمل البروتوكول التجريبي اختبارًا أساسيًا مع نوم غير متقطع، تلاه تقييمات صباحية ومسائية في اليوم الذي يسبق الحرمان من النوم. خلال ليلة SD، تعرضت مجموعة SD/L لإضاءة LED مستمرة أثناء الانخراط في أنشطة سلبية، بينما بقيت مجموعة SD/D في الظلام مع استخدام محدود لمصابيح الرأس الحمراء. تم مراقبة كلا المجموعتين عن كثب لمنع القيلولة وضمان الامتثال لشروط الدراسة.
تم السماح بنوم الاسترداد بعد فترة SD، وتم إجراء التقييمات النهائية في صباح اليوم التالي. طوال الدراسة، تلقى المشاركون حصصًا عسكرية موحدة، وتم قياس تكوين الجسم قبل التجربة. تم حساب إجمالي استهلاك الطاقة اليومي بناءً على معدل الأيض الأساسي وعامل النشاط. تم تصميم البيئة الخاضعة للرقابة في مختبر النوم للقضاء على تداخل الضوء الخارجي، مما يضمن إمكانية تقييم تأثير الحرمان من النوم وظروف الإضاءة على مستويات الميلاتونين في اللعاب بدقة. تم إجراء التحليل الإحصائي باستخدام ANOVA ثنائية الاتجاه مع القياسات المتكررة، وتم الإبلاغ عن النتائج كمتوسطات ± انحراف معياري.
النتائج
في هذه الدراسة، بحثنا في الآثار الفورية والمتوسطة المدى للحرمان من النوم (SD) تحت ظروف إضاءة مختلفة، تحديدًا البيئات المضيئة والمظلمة. تم تنظيم قسم النتائج إلى ثلاثة مجالات رئيسية: الإيقاعات اليومية، الأداء المعرفي، والتمثيل الغذائي/تناول الطعام، مما يسمح بتحليل شامل لتأثيرات SD.
تشير نتائجنا إلى تغييرات كبيرة في الإيقاعات اليومية، مع ملاحظات للاختلافات بين ظروف الضوء والظلام. بالإضافة إلى ذلك، كان الأداء المعرفي معطلًا بشكل ملحوظ بعد SD، مع اختلاف مقاييس الأداء بناءً على السياق البيئي. أخيرًا، تأثرت أنماط التمثيل الغذائي وتناول الطعام، مما يشير إلى أن SD قد يعطل العمليات الأيضية الطبيعية، مما يبرز أهمية العوامل البيئية في دراسة آثار الحرمان من النوم.
المناقشة
بحثت هذه الدراسة في آثار الحرمان التام من النوم (SD) تحت ظروف مضاءة مقابل مظلمة على الإيقاعات اليومية، إنتاج الميلاتونين، الوظيفة المعرفية، والاستجابات الأيضية في مجموعة من cadets العسكريين الذكور الأصحاء. خضع ثمانية عشر مشاركًا لـ SD في كل من ظروف الضوء (SD/L) والظلام (SD/D)، مع مراقبة مستويات الميلاتونين ودرجة حرارة الجلد الطرفية قبل وبعد SD. أشارت النتائج إلى أن التعرض للضوء قمع بشكل كبير إنتاج الميلاتونين، حيث أظهرت مجموعة SD/D عودة أسرع إلى الإيقاعات اليومية الأساسية مقارنة بمجموعة SD/L. على وجه التحديد، أظهرت مجموعة SD/D زيادة ملحوظة في متوسط درجة حرارة الأطراف في اليوم الأول بعد SD، بينما عانت مجموعة SD/L من اضطرابات مطولة في النشاط وإيقاعات الحرارة.
كشفت التقييمات المعرفية عن زيادة في النعاس وانخفاض في التأثير الإيجابي بعد SD في كلا المجموعتين، مع إظهار مجموعة SD/D تأثيرًا سلبيًا أكثر وضوحًا وأوقات استجابة أطول في مهمة زمن الاستجابة البسيطة. من المثير للاهتمام، بينما عانت كلا المجموعتين من زيادة في النعاس، أظهرت مجموعة SD/L أداءً معرفيًا أفضل ونعاسًا صباحيًا أقل، مما يتماشى مع النتائج السابقة التي تشير إلى أن التعرض للضوء يمكن أن يعزز اليقظة والمزاج. بالإضافة إلى ذلك، استكشفت الدراسة الاستجابات الأيضية، حيث لم يتم العثور على تغييرات كبيرة في مستويات السكر في الدم بعد SD، على الرغم من ملاحظة اتجاه نحو زيادة الرغبة في الحلويات في مجموعة SD/D. بشكل عام، تؤكد النتائج على التأثير الضار للتعرض للضوء أثناء SD على تنظيم الإيقاع اليومي والأداء المعرفي، بينما تبرز الفوائد المحتملة للظلام في التخفيف من هذه الآثار.
DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2025.1732257
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41624025
Publication Date: 2026-01-16
Author(s): Kateřina Skálová et al.
Primary Topic: Sleep and Work-Related Fatigue
Overview
The study investigates the effects of sleep deprivation (SD) under two lighting conditions: full indoor lighting and darkness, simulating natural nocturnal wakefulness. The research aims to understand how these conditions influence various physiological and psychological parameters, including melatonin levels, locomotor activity, peripheral temperature rhythms, cognitive performance, mood, hunger, glycaemia, and food preferences. Statistical analyses employed ANOVA with false discovery rate (FDR) correction.
Findings indicate that SD leads to transient alterations in peripheral temperature rhythms and locomotor activity, with quicker resynchronization observed in darkness. While subjective sleepiness increased post-SD, exposure to light at night mitigated morning sleepiness. Positive affect decreased after SD but returned to baseline following recovery sleep, whereas negative affect worsened in the morning after SD in darkness. Cognitive performance declined more significantly after SD in darkness, and preprandial glycaemia was elevated after recovery sleep in this condition, alongside a heightened preference for sweet tastes. The study concludes that while light exposure during SD may reduce subjective sleepiness and enhance cognitive performance the following morning, it also results in more severe and lasting disruptions to circadian rhythms, highlighting a critical trade-off between immediate benefits and potential long-term circadian health consequences.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the significant impact of total sleep deprivation (SD) on cognitive functions, mood, and physiological processes, which increases the risk of accidents in activities such as driving and machinery operation. Factors contributing to SD include work demands, lifestyle choices, and chronic health issues. Notably, the paper emphasizes the role of nocturnal light exposure, which can exacerbate the effects of SD by disrupting circadian rhythms and melatonin synthesis, leading to further cognitive and metabolic impairments.
The authors propose that while SD and nocturnal light exposure often co-occur, their distinct physiological effects are rarely isolated in research. To address this gap, the study aims to compare the effects of total SD under indoor lighting versus darkness on cognitive performance, mood, hunger, and food preferences. Utilizing a homogenous cohort of military cadets, the research seeks to minimize variability and provide clearer insights into how these conditions influence behavior and circadian regulation, thereby enhancing our understanding of their individual and combined effects.
Methods
In this repeated-measures study conducted at the National Institute of Mental Health’s sleep laboratory, the effects of approximately 39 hours of total sleep deprivation (SD) were assessed across two experimental phases involving sleep deprivation/light (SD/L) and sleep deprivation/darkness (SD/D) groups. Participants underwent a familiarization process one week prior to the study, during which they were instructed to abstain from alcohol and caffeine. The experimental protocol included baseline testing with uninterrupted sleep, followed by morning and evening assessments on the day preceding sleep deprivation. During the SD night, the SD/L group was exposed to constant LED light while engaging in passive activities, whereas the SD/D group remained in darkness with limited use of red headlamps. Both groups were closely monitored to prevent napping and ensure compliance with the study conditions.
Recovery sleep was permitted after the SD period, and final assessments were conducted the following morning. Throughout the study, participants received standardized military rations, and body composition was measured prior to the experiment. Total daily energy expenditure was calculated based on resting metabolic rate and an activity factor. The controlled environment of the sleep laboratory was designed to eliminate external light interference, ensuring that the impact of sleep deprivation and lighting conditions on salivary melatonin levels could be accurately evaluated. Statistical analysis was performed using repeated measures two-way ANOVA, with results reported as means ± standard deviation.
Results
In this study, we investigated the immediate and medium-term effects of sleep deprivation (SD) under varying light conditions, specifically light and dark environments. The Results section is organized into three key domains: circadian rhythms, cognitive performance, and metabolism/food intake, allowing for a comprehensive analysis of the impacts of SD.
Our findings indicate significant alterations in circadian rhythms, with variations observed between light and dark conditions. Additionally, cognitive performance was notably impaired following SD, with performance metrics differing based on the environmental context. Lastly, metabolism and food intake patterns were affected, suggesting that SD may disrupt normal metabolic processes, further emphasizing the importance of environmental factors in the study of sleep deprivation effects.
Discussion
This study investigated the effects of total sleep deprivation (SD) under illuminated versus dark conditions on circadian rhythms, melatonin production, cognitive function, and metabolic responses in a cohort of healthy male military cadets. Eighteen participants underwent SD in both light (SD/L) and dark (SD/D) conditions, with melatonin levels and peripheral skin temperature monitored pre- and post-SD. Results indicated that light exposure significantly suppressed melatonin production, with the SD/D group exhibiting a faster return to baseline circadian rhythms compared to the SD/L group. Specifically, the SD/D group showed a notable increase in the mesor of peripheral temperature on the first day post-SD, while the SD/L group experienced prolonged disruptions in activity and temperature rhythms.
Cognitive assessments revealed increased sleepiness and reduced positive affect following SD in both groups, with the SD/D group showing more pronounced negative affect and longer reaction times on the simple response time task. Interestingly, while both groups experienced heightened sleepiness, the SD/L group demonstrated better cognitive performance and lower morning sleepiness, aligning with previous findings that suggest light exposure can enhance alertness and mood. Additionally, the study explored metabolic responses, finding no significant changes in blood glucose levels post-SD, although a trend towards increased sweet cravings was observed in the SD/D group. Overall, the findings underscore the detrimental impact of light exposure during SD on circadian regulation and cognitive performance, while highlighting the potential benefits of darkness in mitigating these effects.