In un segnalate di recente, prima volta la ricerca, i fisici di Boston University e fisiologi da Boston Brigham e l'ospedale delle donne (BWH) hanno scoperto che l'orologio biologico del corpo influenza i modelli di frequenza cardiaca di controllo in soggetti sani indipendente ciclo sonno / veglia o influenza il comportamento di altri.
La loro analisi della dinamica del battito cardiaco individui sani nello studio ha mostrato significativi del ritmo circadiano, tra cui una risposta notevole alla fase interna circadiano corrispondente al 10 del mattino, l'ora del giorno più spesso legati a eventi cardiaci avversi nei soggetti con malattie cardiache.
La BU / BWH squadra le proprie conclusioni nel numero del 28 dicembre della Proceedings of National Academy of Sciences. Sponsorizzato da sovvenzioni da parte del National Institutes of Health, le squadre istituzionali erano guidati da Plamen Ivanov, un socio di ricerca nel Centro BU per gli Studi polimeri, che ha intrapreso l'analisi dei dati, e Steven Shea, direttore del programma di cronobiologia medico BWH e professore associato di medicina alla Harvard Medical School, che ha condotto la parte sperimentale della ricerca.
Malattia cardiaca è la principale causa di morte negli Stati Uniti, pari al 29 per cento delle morti per la nazione 10 principali cause (tra cui omicidi e gli incidenti), secondo le ultime statistiche (2001) disponibile presso il National Center for Health Statistics.
Nel progettare il loro studio di questa malattia mortale, la BU / BWH squadra ha attirato su risultati apparentemente disparate in epidemiologia, cardiologia, circadiani biologia, ingegneria biomedica, e la fisica di costruire un approccio che avrebbe valutato le fluttuazioni battito del cuore in soggetti sani, in diverse fasi circadiano. Inoltre, hanno scelto di analizzare i dati di questi individui che utilizzano strumenti di fisica statistica che descrivono le relazioni tra le frequenze di eventi piccoli e grandi. Con questi strumenti, i ricercatori speravano di vedere se i modelli di fondo nei dati battito cardiaco dei partecipanti allo studio hanno risentito della fase circadiana.
Per più di un decennio, i ricercatori del Centro per gli Studi polimeri hanno applicato metodi di fisica statistica alle indagini delle dinamiche cardiache, per sondare modelli nascosti. Precedenti valutazioni statistiche delle fluttuazioni battito cardiaco da Ivanov e altri hanno mostrato che quelli di soggetti sani mostrano una struttura auto-simile su una gamma di scale temporali, cioè le fluttuazioni trovato in una finestra di 10 battiti saranno statisticamente simili a quelli trovati in un intervallo di battito cardiaco di 100 battiti e o uno di 1000 battute.
"Questi studi hanno dimostrato che questa auto-simile struttura di ordine temporale dei cambiamenti fluttuazioni battito cardiaco con certi comportamenti, come il sonno e veglia, il riposo o esercizio fisico", spiega Ivanov. "Sulla base di queste osservazioni, abbiamo ipotizzato che questi modelli dinamici cambieranno anche con il ritmo circadiano. Questo ha fornito l'impulso per la progettazione dello studio. "
Gli studi epidemiologici, inoltre, hanno mostrato un modello di eventi associati a irregolarità del battito cardiaco, quali infarto miocardico, ictus, angina, aritmie e morte cardiaca improvvisa. Questi eventi sono stati trovati ad avere un forte di 24 ore giorno / notte del modello e, curiosamente, sono stati trovati a verificarsi più spesso verso le 10 modelli di giorno / notte di gravità della malattia sono spesso associati con il sonno / veglia, ma il comportamento, i ricercatori hanno ipotizzato , possono anche essere collegato ad un orologio biologico interno, il pacemaker circadiano endogeno che controlla gran parte della nostra fisiologia, anche quando i comportamenti sono rimasti invariati. La temperatura corporea, note Shea, aumenta durante il giorno e la notte cade anche quando una persona non dormire la notte. Il ciclo circadiano di solito "resetta" stesso giorno in risposta a determinati stimoli esterni, la luce più particolarmente brillante, come quella solare.
Per eliminare qualsiasi influenza del ciclo sonno / veglia, Shea e il suo team impiegato una "forzata desynchrony" Protocollo sui cinque volontari sani che hanno partecipato allo studio. Per 10 giorni, i partecipanti hanno vissuto in ambienti scarsamente illuminati tagliati fuori da qualsiasi stimolo esterno o spunti di tempo. I ricercatori hanno regolato i comportamenti programmati (periodi di dormire, mangiare, e simili), spostando gradualmente i modelli di comportamento fino a quando i partecipanti hanno avuto un 28-ore al giorno, circa 19 ore sveglio e 9 ore addormentato. Questo 28-ore di sonno / veglia programma è stato sostenuto per sette "giorni", mentre la temperatura corporea interna, usato per marcare le fasi interne circadiano partecipanti ', ha continuato a oscillare con un approssimativo periodo di 24 ore, indicando il loro sonno / veglia cicli era stato sperimentalmente separati dai loro cicli circadiani.