Hágase la luz

Un estudio de la UNM mide la eficacia de la fototerapia para remodelar los ritmos circadianos

Investigadores de la Universidad de Nuevo México y sus colegas del Centro de aplicaciones y sistemas habilitados para iluminación (LESA) con sede en el Instituto Politécnico Rensselaer han demostrado una nueva tecnología para medir la efectividad de la terapia de luz para sincronizar los ritmos circadianos humanos como un tratamiento potencial para el insomnio y los trastornos del estado de ánimo. y otros problemas de salud.

En un informe publicado en línea en IEEE Journal of Translational Engineering in Health and Medicine (y preparado para liderar la edición de diciembre de la revista), el equipo informó sobre un estudio piloto realizado en tres personas que usaban el banco de pruebas clínico de iluminación inteligente en el Hospital de la UNM. Los sistemas de iluminación, detección y control utilizados se basaron en un sistema instalado por primera vez en el banco de pruebas de la sala de conferencias inteligente en el Centro LESA en Nueva York.

Al alterar deliberadamente longitudes de onda particulares de la luz emitida por dispositivos especiales de iluminación LED, los investigadores pudieron avanzar en el inicio del sueño de los participantes en el transcurso de cuatro días y noches en la habitación del hospital, que también está equipada con sensores sofisticados que detectan el sueño de un ocupante. movimientos.

"La validación de las capacidades del banco de pruebas fue la culminación de un esfuerzo de desarrollo de software y hardware a largo plazo", dice Meeko Oishi, PhD, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la UNM.

"Demostrar estas capacidades en un entorno clínico real durante el transcurso de cuatro noches es importante y sienta las bases para una tecnología personalizada sofisticada en el futuro".

Oishi se asoció con Lee K. Brown, MD, profesor de la División de Medicina Pulmonar, Cuidados Intensivos y del Sueño de la UNM, y director del Centro de Trastornos del Sueño de la UNM, para crear el banco de pruebas en la UNMH.

Para probar la tecnología, Brown y Oishi colaboraron con colegas de investigación de LESA, un Centro de Investigación de Ingeniería Graduada de la Fundación Nacional de Ciencias con sede en Rensselaer en Troy, Nueva York.Otros miembros de LESA incluyen la Universidad de Boston y la Universidad Thomas Jefferson en Filadelfia, así como socios de la industria privada.

Los científicos saben que ciertas longitudes de onda de la luz azul pueden alterar los ritmos circadianos humanos: el "reloj corporal" de 24 horas que impulsa nuestro ciclo de sueño / vigilia, el metabolismo y muchos otros procesos fisiológicos. En este estudio piloto, los pacientes fueron expuestos a longitudes de onda e intensidades de luz específicas para ayudar con una fase de sueño-vigilia retrasada (noctámbulos) o fase avanzada de sueño-vigilia (a menudo un problema para los ancianos o aquellos con demencia).

La iluminación adecuadamente controlada también puede aliviar la depresión, así como mejorar la productividad, el funcionamiento cognitivo y el estado de alerta. La precisión en el momento y la intensidad de la exposición a la luz es clave, pero hasta ahora ha habido pocas instalaciones de investigación clínica que puedan estudiar los efectos de los regímenes de iluminación prolongados que duran de días a semanas.

Los avances en la tecnología LED han permitido el diseño de sistemas de iluminación que controlan con precisión la gama de colores utilizados para producir luz blanca. El banco de pruebas clínico de iluminación inteligente utiliza las tecnologías de iluminación y sensores de LESA, que proporcionan perfiles de iluminación personalizados y un seguimiento continuo de los movimientos del paciente (mientras se preserva la privacidad absoluta) en una habitación de hospital para pacientes hospitalizados.

Debido a que el banco de pruebas está ubicado en el hospital UNM, la enfermería y la nutrición están disponibles fácilmente, lo que hace posible realizar estudios de varios días las XNUMX horas del día. El banco de pruebas utiliza iluminación de color sintonizable de Telelumen, miembro de la industria de LESA, que se asemeja a los accesorios de techo estándar de una habitación de hospital. Los sensores de la habitación pueden rastrear el movimiento y la intensidad de la luz reflejada sin el uso de cámaras, por lo que no se graban imágenes de video.

En el estudio piloto, los expertos en ritmo circadiano de la Universidad Thomas Jefferson diseñaron programas de iluminación especializados calculados para cambiar la fase circadiana de los sujetos de prueba durante el lapso de cuatro días. Los investigadores recolectaron la saliva de los participantes para medir los niveles de melatonina, un marcador de la fase circadiana de una persona.

Los sujetos de prueba también llevaban actígrafos, dispositivos similares a relojes de pulsera que registraban los movimientos de su cuerpo y podían analizarse como una forma de estimar la fase circadiana. Por ejemplo, un sensor de actigrafía podría determinar que es probable que el sujeto se haya quedado dormido durante el día, y el sistema ajustaría el espectro y la intensidad de la iluminación para promover la vigilia.

Los investigadores de LESA están explorando el uso de dispositivos biométricos portátiles para estudiar las relaciones entre la iluminación y los ritmos circadianos de los pacientes. Junto con los otros sensores del banco de pruebas, estas herramientas podrían conducir a un tratamiento de iluminación personalizado para diversos trastornos sin necesidad de hospitalización.

"Esperamos que los resultados de los estudios que utilizan el banco de pruebas clínico de iluminación inteligente de UNM estimulen el establecimiento de instalaciones de investigación adicionales, lo que resultará en una 'masa crítica' de datos que proporcionen pruebas concluyentes de que la iluminación espectral sintonizable y centrada en el ser humano se convertirá en una parte estándar de la iluminación. diseño ", dice Brown.

"Mientras tanto, estamos haciendo grandes avances en la aceleración de la acumulación de conocimiento y experiencia para hacer realidad lo común".