Die Auswirkungen von Fluglärm auf den fragilen Schlaf - Ein Vergleich der kognitiven Leistungsfähigkeit und subjektiven Schläfrigkeit bei Tag- vs. Nachtschlaf

Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt wurde zwischen 2016 und 2017 eine Laborstudie durchgeführt mit dem Ziel die bisherigen Unsicherheiten bezüglich der Auswirkungen von Fluglärm auf den fragilen Tagschlaf zu klären, wie dieser bei Personen im Schichtdienst auftritt. N = 33 Versuchspersonen verbrachten dafür vier Schlafepisoden im Labor. Diese fanden entweder nachts (23:00 bis 07:00 Uhr) oder tagsüber (09:00 bis 17:00 Uhr) statt. Zwei dieser vier Schlafepisoden verbrachten die Versuchspersonen unter Fluglärmbeschallung, zwei weitere untere Ruhe. Die Karolinska Sleepiness Scale (KSS), zur Messung der subjektiven Schläfrigkeit, ergab signifikante Haupteffekte für die Schlaf- (Tag- vs. Nachtschlaf, between) und die Lärmbedingung (Lärm vs. Ruhe, within). Die Schläfrigkeit war nach Tagschlaf höher ausgeprägt als nach Nachtschlaf sowie höher nach Schlafepisoden unter Fluglärmbeschallung. Eine signifikante Interaktion zwischen der Schlaf und Lärmbedingung ergab sich nicht. Im Rahmen des Psychomotorischen Vigilanztest (PVT) zur Messung der kognitiven Leistungsfähigkeit ergaben sich weder signifikante Haupteffekte noch signifikante Interaktionen zwischen Schlaf- und Lärmbedingung für die untersuchten abhängigen Messgrößen. Die kognitive Leistungsfähigkeit unterschied sich also nicht zwischen den beiden Schlaf und Lärmbedingungen. Die fehlenden Interaktionen in der KSS und dem PVT weisen weiterhin daraufhin, dass Fluglärm einen ähnlichen Effekt auf die Schläfrigkeit und die kognitive Leistungsfähigkeit in beiden Schlafbedingungen hatte

The effects of aircraft noise on sleep quality, sleepiness and annoyance in individuals sleeping during daytime vs. nighttime

Night shift work and associated daytime sleep are assumed as vulnerability factors for the adverse health effects of transportation noise. However, experimental studies investigating the effect of transportation noise in individuals required to sleep during daytime are scarce. In the present study, 33 subjects (18 females, aged 18-40 years) slept in the laboratory during two visits containing two sleep episodes, each. The two laboratory visits, during one of which subjects were exposed to aircraft noise, were separated by a recovery break of at least seven days. Sleep quality was assessed via polysomnography as well as self-reports. After getting up, subjects rated their acute sleepiness and their annoyance due to aircraft noise. Sleepiness assessments were repeated after 10 to 11 hours awake as well as shortly before the next sleep episode. Results showed significant effects of aircraft noise exposure on self-reported sleep quality and annoyance in both daytime and nighttime sleepers. In daytime sleepers – but not in nighttime sleepers – aircraft noise exposure was associated with an increase in self-reported sleepiness, number of awakenings and duration of stage 2 sleep, as well as a decrease in the duration of slow wave sleep and REM sleep (the two latter on a trend level). In sum, findings suggest stronger effects of aircraft noise exposure on subjects sleeping during daytime. We conclude that fragile sleep, such as in shift workers, may be more vulnerable to the effects of transportation noise

Recognition processes at a functionalized lipid surface observed with molecular resolution.

The specific binding of proteins to functionalized lipid monolayers on aqueous subphases was characterized by neutron reflectivity and fluorescence microscopy measurements. Due to the high affinity and high specificity of their noncovalent interaction, streptavidin (SA) and biotin (vitamin H) were chosen as a model system to investigate the structural characteristics of a recognition process on a molecular length scale. Changes in the neutron reflection from the surfaces of NaCl aqueous (H2O or D2O) protein solutions (10(-8) M SA) were used to monitor the interaction of the protein with a monolayer of a biotinylated lipid in situ. Refinement of the reflectivity data and independent fluorescence microscopic observation of the interface using FITC-labeled SA showed that the protein forms macroscopically homogeneous (and presumably crystalline) domains covering a large portion of the surface. Moreover, the neutron reflection experiments clearly showed the formation of a monomolecular protein layer with an effective thickness, dp = 43.7 +/- 2 A. The area per protein molecule occupied in the film was A0 = 2860 +/- 200 A2 and nw = 260 +/- 100 water molecules were associated with each protein molecule. Quantitative binding was found to occur at biotin surface concentrations as low as 1 molecule/1,250 A2 (compared with approximately 1 molecule/40 A2 for dense packing). This study demonstrates the application of a promising new tool for the systematic investigation of molecular recognition processes in protein/lipid model systems

Influence of surface chemistry on the structural organization of monomolecular protein layers adsorbed to functionalized aqueous interfaces.

The molecular organization of streptavidin (SA) bound to aqueous surface monolayers of biotin-functionalized lipids and binary lipid mixtures has been investigated with neutron reflectivity and electron and fluorescence microscopy. The substitution of deuterons (2H) for protons (1H), both in subphase water molecules and in the alkyl chains of the lipid surface monolayer, was utilized to determine the interface structure on the molecular length scale. In all cases studied, the protein forms monomolecular layers underneath the interface with thickness values of approximately 40 A. A systematic dependence of the structural properties of such self-assembled SA monolayers on the surface chemistry was observed: the lateral protein density depends on the length of the spacer connecting the biotin moiety and its hydrophobic anchor. The hydration of the lipid head groups in the protein-bound state depends on the dipole moment density at the interface

Welche Auswirkungen hat Fluglärm auf Schlafqualität und Belästigung bei Personen, die tagsüber schlafen?

Einleitung: Verkehrslärm kann insbesondere bei nächtlicher Exposition negative Gesundheitswirkungen, wie bspw. eine verminderte Schlafqualität und in Folge dessen eine erhöhte Schläfrigkeit sowie das Gefühl der Belästigung am darauffolgenden Morgen, hervorrufen. Von Personen, die aufgrund ihrer Nachtschichttätigkeit gezwungen sind tagsüber zu schlafen, wird vermutet, dass sie besonders vulnerabel für Lärmwirkungen sind, denn Tagesschlaf gilt per se als fragiler und anfälliger für Störungen als Nachtschlaf. Bisher existieren jedoch kaum experimentelle Studien zu den Auswirkungen von Verkehrslärm auf den Tagesschlaf. Fragestellung: Die vorliegende Studie untersucht die Auswirkungen von Fluglärm auf die Schlafqualität sowie die Schläfrigkeit und Lärmbelästigung nach dem Aufstehen bei Proband*innen, die im Labor entweder tagsüber oder nachts schliefen. Methodik: 33 gesunde Personen (davon 18 Frauen, im Alter von 18 bis 40 Jahren) schliefen während zweier Laborbesuche mit jeweils zwei Schlafepisoden entweder nachts (im Folgenden „Nachtschläfer“ genannt) oder tagsüber („Tagschläfer“). Während eines Besuchs wurden sie während ihrer Schlafepisoden Fluglärm ausgesetzt, der andere Besuch umfasste zwei Schlafepisoden unter Ruhe. Die beiden Laborbesuche waren durch eine Erholungspause von mindestens sieben Tagen unterbrochen und in ihrer Reihenfolge randomisiert. Die Schlafqualität wurde mittels Polysomnographie und Selbstauskünften erhoben. Nach dem Aufstehen bewerteten die Proband*innen ihre akute Schläfrigkeit und ihre Belästigung durch den Fluglärm. Die Bewertung der Schläfrigkeit wurde nach 10 bis 11 Stunden Wachsein sowie kurz vor der nächsten Schlafepisode wiederholt. Ergebnisse: Sowohl bei Nacht- als auch bei Tagschläfern zeigten sich signifikante Auswirkungen der Fluglärmbelastung auf die selbst eingeschätzte Schlafqualität und die Belästigung. Bei Tagesschläfern – nicht aber bei Nachtschläfern – rief die Fluglärmbelastung eine erhöhte Schläfrigkeit und mehr Aufwachereignisse hervor. Die im Schlafstadium 2 verbrachte Zeitdauer war erhöht und die Tiefschlafdauer verringert (beides auf einem Trendniveau). Schlussfolgerungen: Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Personen, die gezwungen sind tagsüber zu schlafen, tatsächlich vulnerabler gegenüber Fluglärm sind als Personen, die nachts schlafen. Verkehrslärm während des Schlafs könnte somit zusätzlich zu einem erhöhten Krankheitsrisiko von Schichtarbeitern beitragen. Förderung: Die Studie wurde im Rahmen des vom DLR intern finanzierten Projekts „FRANCIS“ realisiert