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- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-opus-5984
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.10381
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Date: | 5 February 2006 |
| Referee: | Prof. Dr. Jürgen Zulley |
| Date of exam: | 16 November 2005 |
| Institutions: | Human Sciences > Institut für Psychologie |
| Keywords: | Hypersomnie , Ermüdung , Gegenmaßnahme , Ultraviolett , Geruch , Menthol , Pfefferminze , Melatonin , Inhibition , Schlafentzug , , sleepiness , fatigue , countermeasures , shortwave light, odor, olfaction , melatonin suppression , sleep deprivation , traffic risk |
| Dewey Decimal Classification: | 100 Philosophy & psychology > 150 Psychology |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 10381 |
Abstract (German)
Müdigkeit am Steuer ist mit einer erhöhten Unfallhäufigkeit im Straßenverkehr assoziiert. Nimmt die Schläfrigkeit nach zu wenig Schlaf oder während einer Nachtfahrt zu, fällt es vor allem in monotonen Fahrsituationen schwer, die Alertness und Aufmerksamkeit (sustained attention) über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten. Die Wirksamkeit von nicht-pharmakologischen Maßnahmen zur Steigerung ...
Abstract (German)
Müdigkeit am Steuer ist mit einer erhöhten Unfallhäufigkeit im Straßenverkehr assoziiert. Nimmt die Schläfrigkeit nach zu wenig Schlaf oder während einer Nachtfahrt zu, fällt es vor allem in monotonen Fahrsituationen schwer, die Alertness und Aufmerksamkeit (sustained attention) über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten. Die Wirksamkeit von nicht-pharmakologischen Maßnahmen zur Steigerung der Vigilanz in solchen Situationen, ist bisher nur unzureichend überprüft.
ZIEL DER ARBEIT In zwei Grundlagenstudien wurde untersucht, wie effektiv kurzwelliges Licht und der Duftstoff Menthol als sogenannte �Countermeasures to Sleepiness� sind, um einer erhöhten Schläfrigkeit auf subjektiver, physiologischer und kognitiver Ebene entgegenzuwirken. Dabei wurden die beiden Gegenmaßnahmen, für die unterschiedliche Wirkmechanismen angenommen werden, unter denselben experimentellen Voraussetzungen direkt miteinander verglichen.
METHODE Die Messungen wurden an jeweils 15 jungen, gesunden Probanden nach Schlafdeprivation sowohl nachts wie auch am Tag durchgeführt. In der Nachtuntersuchung (Studie �Lange Nacht�) mussten die Probanden bis um 03:00 Uhr morgens wach bleiben, in der Taguntersuchung (Studie �Kurzer Schlaf�) wurden die Versuchspersonen nach maximal 4 Stunden Schlaf um 08:00 Uhr morgens getestet. In beiden Studien wurde die Schläfrigkeit multidimensional mit verschiedenen, in der Schlafmedizin etablierten Verfahren erfasst: Die kognitiven Aufgaben beinhalteten die Psychomotor Vigilance Task (PVT), den monotonen Daueraufmerksamkeitstest (Mackworth-Clock) und den Regensburger Wortflüssigkeitstest. Zur Bestimmung der subjektiven Schläfrigkeit dienten die Stanford Sleepiness Scale (SSS) und die Tiredness Symptoms Scale (TSS). Als objektives physiologisches Messinstrument wurde der pupillographische Schläfrigkeitstest (PST) eingesetzt. Zusätzlich wurden während der Nachtuntersuchung halbstündlich die Melatoninwerte im Sputum erfasst. Jede Versuchsperson absolvierte die Testbatterie in randomisierter Reihenfolge unter vier verschiedenen Bedingungen: (i) alert/ausgeruht, (ii) schlafdepriviert, (iii) schlafdepriviert unter kurzwelligem Licht (2500Lux, ca. 460 nm) und (iv) schlafdepriviert mit olfaktorischer Stimulation.
ERGEBNISSE Der Vergleich beider Studien zeigte, dass kurzwelliges Licht die Schläfrigkeitssymptome ausschließlich in der Nacht wirksam verringerte. Davon profitierten vor allem Personen mit hohen nächtlichen Melatoninspiegeln, die generell eine stärkere subjektive und leistungsbezogene Beeinträchtigung durch die verlängerte Wachzeit aufwiesen. Das kurzwellige, blaue Licht bewirkte bei diesen Personen eine rapide und nachhaltige Melatoninsuppression und führte zu einer signifikanten Reduktion der Schläfrigkeit in allen untersuchten Zielbereichen (subjektiv, kognitiv und physiologisch). Licht am Morgen appliziert, führte zu keiner objektivierbaren Erhöhung der Alertness. Im Gegensatz dazu stellte die olfaktorische Stimulation mit Menthol am Morgen eine effektive Maßnahme da, um bei den partiell schlafdeprivierten Probanden die schläfrigkeitsbedingten Beeinträchtigungen in den verschiedenen Messbereichen (bei SSS, TSS, PST, PVT und Mackworth-Clock) signifikant zu verringern. Auch während der Nacht zeigte Menthol eine klare Verminderung der physiologisch gemessenen Schläfrigkeit (PST) und eine tendenzielle Verbesserung der kognitiven Leistung bei den Probanden mit hohen Melatoninwerten.
DISKUSSION Mit dieser Arbeit konnte zum ersten Mal nachgewiesen werden, dass die olfaktorische Stimulation mit der Einzelsubstanz (�)-Menthol am Morgen in der Lage ist, bei schlafdeprivierten und nachweisbar vigilanzgeminderten Probanden die Alertness zu erhöhen und Schläfrigkeitssymptome objektivierbar zu verringern. Als Wirkmechanismus wird eine Erhöhung des Arousalniveaus angenommen. Zudem deuten die Ergebnisse darauf hin, dass der Alertness steigernde Effekt von kurzwelligem Licht überwiegend auf dessen Melatonin unterdrückende Wirkung zurückzuführen ist. Daher ist die Wirksamkeit der Gegenmaßnahme �Kurzwelliges Licht� hauptsächlich auf die Nacht beschränkt. Um eine praktische Anwendbarkeit dieser nicht-invasiven Maßnahmen für den Straßenverkehr zu überprüfen, sind weiterführende Fahrsimulatorstudien erforderlich.
Translation of the abstract (English)
Drowsiness at the wheel is associated with an increased accident rate in traffic. If sleepiness increases after too little sleep or while driving at night, it is especially difficult to maintain alertness and sustained attention for longer periods of time in monotonous driving situations. The effectiveness of non-pharmaceutical measures for increasing alertness in such situations has not yet been ...
Translation of the abstract (English)
Drowsiness at the wheel is associated with an increased accident rate in traffic. If sleepiness increases after too little sleep or while driving at night, it is especially difficult to maintain alertness and sustained attention for longer periods of time in monotonous driving situations. The effectiveness of non-pharmaceutical measures for increasing alertness in such situations has not yet been sufficiently investigated.
PURPOSE OF THE STUDY Two fundamental studies test the effectiveness of short-wave light and the scent of menthol as so-called �countermeasures to sleepiness� in counteracting increased sleepiness on a subjective, physiological and cognitive level. The two countermeasures, assumed to have different means of working, were compared directly with one another under identical experimental conditions.
METHOD The measurements were carried out on 15 young healthy test persons after sleep deprivation both at night and during the day. In the night-time study (�Long Night� study) the test persons remained awake until 3:00 am. In the daytime study (�Short Sleep� study) the test persons were tested at 8:00 am after a maximum of four hours of sleep. In both studies sleepiness was measured multidimensionally with various different established procedures in sleep medicine: the cognitive tasks comprised the Psychomotor Vigilance Task (PVT), the monotonous sustained attention test (Mackworth-Clock) and the Regensburg word fluency test. To determine subjective sleepiness the Stanford Sleepiness Scale (SSS) and the Tiredness Symptoms Scale (TSS) were used. The pupillographic sleepiness test (PST) was used as an objective physiological measuring device. In addition sputum melatonin levels in the test persons were measured every half hour during the night study. Each test person completed the battery of tests in random order in four different conditions: (i) alert/rested, (ii) sleep-deprived, (iii) sleep-deprived with short-wave light (2500Lux, ca. 460 nm) and (iv) sleep-deprived with olfactory stimulation.
RESULTS A comparison of the two studies showed that exposure to short-wave light effectively reduces the symptoms of sleepiness only during the night. This benefited primarily those subjects with high night-time melatonin levels who in general showed stronger subjective and performance-related impairment due to the extended period of wakefulness. The short-wave blue light resulted for these subjects in a rapid and lasting melatonin suppression and led to a significant reduction of sleepiness in all areas tested (subjective, cognitive and physiological). Light applied in the morning did not lead to any objective increase in alertness. In contrast, olfactory stimulation with menthol in the morning provided an effective measure to significantly reduce impairments caused by sleepiness for partially sleep-deprived test persons in the various areas tested (SSS, TSS, PST, PVT and Mackworth-Clock). During the night menthol also showed a clear reduction of physiologically measured sleepiness and an improvement in cognitive performance in the test persons with high melatonin levels.
DISCUSSION This study has been able to show for the first time that olfactory stimulation in the morning with the individual substance menthol is capable of increasing alertness and objectively reducing the symptoms of sleepiness for sleep-deprived test persons with demonstrably reduced wakefulness. The substance is assumed to work by increasing the level of arousal. In addition the results indicate that the alertness-increasing effect of short-wave light is primarily due to its melatonin-suppressing effect. For this reason the effectiveness of the countermeasure �short-wave light� is limited primarily to the night. In order to test the practical applicability of these non-invasive measures in traffic further studies with ride simulators are required.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 13:06
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