[논문 리뷰] Extra-auditory effects of noise in laboratory animals: the relationship between noise and sleep

Arnaud Rabat|PubMed|2008. 06. 09.

Noise Effects and Management참고 문헌 66인용 수 43

한 줄 요약

이 논문은 실험 동물에서 환경 소음이 수면 구조에 미치는 청각 외 효과를 조사하며, 고주파수 및 초음파 소음, 예측 불가능성, 만성 노출 등이 수면의 느린파동 수면과 역설 수면을 심하게 산산이 부서뜨린다는 점을 밝혀냈다. 개인 간 차이는 스트레스 반응성과 연관되어 있으며, 이는 신경내분비계 및 각성 시스템의 기능 이상이 이러한 수면 장애의 기초가 되는 것으로 나타났다.

ABSTRACT

Noise has both auditory and extra-auditory effects. Some of the most deleterious extra-auditory effects of noise are those leading to sleep disturbances. These disturbances seem to be related to both endogenous (physical parameters) and exogenous (sex, age) factors of noise. Despite correlative relations between noise level and awakenings, the scientific community has not reached consensus regarding a specific action of these factors on the different sleep stages. In animal research, 2 complementary main fields of research exist. One is focused on the positive modulation of sleep by repeated tone stimulation. The other concerns noise-related sleep disturbances. The few studies that have investigated noise-related sleep disturbances suggest the following conclusions. First, sleep disturbances are greater upon exposure to environmental noise, whose frequency spectrum is characterized by high and ultrasonic sounds, than white noise. Second, unpredictability and pattern of noise events are responsible for extractions from both SWS and PS. Third, chronic exposure to noise permanently reduces and fragments sleep. Finally, in chronic noise exposure, an inter-individual variability in SWS deficits is observed and correlated to a psychobiological profile related to an incapability to face stressful situations. Based on results from other research, acute noise-related sleep perturbations could result from an imbalance in the sleep-wake cycle in favor of arousing ascending systems. Chronic noise-related sleep disturbances may arise due to imbalance of the sleep-wake cycle and malfunctioning of the hypothalamo-pituitary-adrenal axis which may both contribute to the development of pathology.

연구 동기 및 목표

• 실험 동물의 수면 구조에 대한 소음의 청각 외 효과를 조사하기 위해.
• 물리적 요인(주파수, 예측 불가능성)과 생물학적 요인(연령, 성별)이 소음 유도 수면 장애에 미치는 영향을 규명하기 위해.
• 만성 소음 노출이 지속적인 수면 분할 및 병리 상태로 이어지는 신경생물학적 메커니즘을 탐구하기 위해.
• 개별 수면 반응의 차이와 정신생물학적 스트레스 프로파일 간의 상관관계를 평가하기 위해.

제안 방법

• 소음과 수면에 관한 기존 동물 연구를 체계적으로 검토하며, 통제된 실험실 조건을 중심으로 분석한다.
• 다양한 소음 조건 하에서 수면 단계 변화(느린파동 수면 및 역설 수면)를 분석한다.
• 백색 소음과 고주파수 및 초음파 성분을 포함한 환경 소음 간의 반응을 비교한다.
• 소음 패tern(예측 가능 vs. 예측 불가능)과 만성 노출 기간이 수면 연속성에 미치는 영향을 평가한다.
• 특히 시상하부-뇌경색-부신피질(HPA) 축을 포함한 알려진 신경내분비 경로와 연구 결과를 통합한다.
• 행동적 및 생리적 스트레스 반응 지표를 사용하여 개인의 수면 결핍과 연관성을 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 소음 스펙트럼(예: 백색 소음 대 고주파수/초음파 소음)이 실험 동물의 수면 구조에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 소음의 예측 불가능성이 느린파동 수면 및 역설 수면 단계를 얼마나 심하게 방해하는가?
• RQ3 만성 소음 노출의 장기적 영향은 수면 연속성과 단계 분포에 어떤가?
• RQ4 개별 정신생물학적 스트레스 반응성은 소음 유도 수면 장애에 대한 민감도와 어떻게 관련되는가?
• RQ5 특히 HPA 축과 각성 시스템과 관련된 신경생물학적 메커니즘은 소음 유도 수면 장애를 어떻게 매개하는가?

주요 결과

• 고주파수 및 초음파 성분을 포함한 환경 소음은 백색 소음보다 더 심한 수면 장애를 유발한다.
• 예측 불가능한 소음 패턴은 느린파동 수면과 역설 수면의 수면 분할 및 깨어남 횟수를 증가시킨다.
• 만성 소음 노출은 총 수면 시간의 지속적 감소와 분할을 초래하며, 특히 느린파동 수면에 영향을 미친다.
• 느린파동 수면 결핍의 개인 간 변동성은 스트레스 대처 능력이 떨어지는 정신생물학적 프로파일과 관련이 있다.
• 급성 소음 유도 수면 장애는 뇌 干의 각성 촉진 시스템이 우세해지는 불균형에서 기인할 수 있다.
• 만성 소음 노출는 HPA 축 이상과 지속적인 수면-각성 리듬 불균형을 통해 병리적 변화를 유도할 수 있다.