W wywiadzie dla Genomic Press Innovators & Ideas, znany neuronaukowiec dr Randy J. Nelson przedstawia swoje przełomowe badania dotyczące wpływu zaburzonych rytmów okołodobowych na funkcjonowanie mózgu i ogólny stan zdrowia. Opublikowany w Brain Medicine wywiad śledzi niekonwencjonalną drogę dr Nelsona od robotnika rolnego i asystenta sekcji zwłok do jednego z wiodących światowych ekspertów w dziedzinie rytmów biologicznych.

Jak sztuczne światło w nocy wpływa na wiele układów organizmu

Dr Nelson, przewodniczący Wydziału Neurobiologii na Uniwersytecie Zachodniej Wirginii, spędził ostatnią dekadę badając ukryte zagrożenia związane z ekspozycją na sztuczne światło. Jego badania pokazują, że światło w nocy nie tylko pogarsza jakość snu, ale także zasadniczo zmienia funkcje odpornościowe, wyzwala neurozapalenie, zaburza metabolizm i wpływa na regulację nastroju. Wywiad zapewnia wgląd w niezwykłą drogę dr Nelsona do akademickiego rozgłosu. Po pracy na nocne zmiany w zakładzie przetwórstwa indyków w szkole średniej, a później przeprowadzaniu sekcji zwłok w dwóch szpitalach w Cleveland, ostatecznie trafił na Uniwersytet Kalifornijski w San Diego, dzięki nieoczekiwanej możliwości pracy w zoo w San Diego.

Laboratorium Nelsona opublikowało przełomowe odkrycia dotyczące wpływu ekspozycji na sztuczne światło w nocy na wiele układów organizmu. Badania wykraczają poza zwykłe zaburzenia snu i ujawniają głęboki wpływ na procesy fizjologiczne, które ewoluowały przez miliony lat, aby funkcjonować w harmonii z naturalnymi cyklami światło-ciemność. Jednym z najważniejszych obszarów zidentyfikowanych w badaniach dr Nelsona jest dysfunkcja układu odpornościowego, w której ekspozycja na światło w nieodpowiednim czasie może tłumić typowe reakcje immunologiczne lub wywoływać nadmierne stany zapalne. Praca pokazuje również wyraźny związek między zaburzeniami okołodobowymi a zaburzeniami metabolicznymi, które mogą przyczyniać się do epidemii otyłości.

Być może najbardziej niepokojące jest to, że badania wykazują bezpośredni wpływ na regulację nastroju, co jest ważne dla zrozumienia depresji i zaburzeń lękowych. Które konkretne długości fal światła najbardziej zakłócają rytm dobowy? Jak szybko organizm może zregenerować się po przewlekłej ekspozycji na światło? Jaki wpływ ma pora dnia jako zmienna biologiczna? Pytania te są przedmiotem trwających badań w laboratorium dr Nelsona.

Przełożenie wyników badań na praktykę kliniczną

Poza badaniami podstawowymi, zespół dr Nelsona prowadzi obecnie badania kliniczne mające na celu zbadanie, czy blokowanie zakłócającego wpływu światła może poprawić wyniki pacjentów intensywnej terapii. Dwa duże badania koncentrują się na pacjentach, którzy przeszli udar mózgu i operację serca, czyli grupach ludzi, którzy są szczególnie podatni na typowe trudne warunki oświetleniowe panujące na szpitalnych oddziałach intensywnej terapii. „Rytmy okołodobowe są fundamentalnym aspektem biologii i wiele o nich wiadomo z badań podstawowych” – mówi Nelson. „Jednak niewiele z tych podstawowych badań zostało przełożonych na medycynę kliniczną”.

Badania dotyczą również samych pracowników służby zdrowia. Trzecie badanie kliniczne bada, czy przyłbice emitujące jasne niebieskie światło mogą pomóc pielęgniarkom pracującym na nocną zmianę zresetować rytm okołodobowy, potencjalnie poprawiając jakość snu, wydajność poznawczą i nastrój. Czy podobne środki mogą pomóc innym pracownikom zmianowym w różnych branżach zachować zdrowie pomimo nieregularnych harmonogramów pracy? Jedną z najbardziej prowokacyjnych sugestii dr Nelsona jest uznanie pory dnia za krytyczną zmienną biologiczną we wszystkich badaniach. Argumentuje on, że wyniki eksperymentów mogą się znacznie różnić w zależności od tego, kiedy badania są przeprowadzane, ale informacje te rzadko pojawiają się w publikacjach naukowych.

Podczas swojej kariery na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa, Uniwersytecie Stanowym Ohio, a obecnie na Uniwersytecie Zachodniej Wirginii, dr Nelson był mentorem dla 25 doktorantów i 16 doktorantów. Jego filozofia przywództwa kładzie nacisk na tworzenie wspierającego środowiska, w którym młodzi naukowcy mogą się rozwijać. Jego filozofia mentoringu została niedawno przedstawiona w podcaście Society for Neuroscience Neuronline.

Jako obecny prezes Association of Medical School Neuroscience Department Chairs, dr Nelson opowiada się za zasobami i polityką wspierającą początkujących naukowców. Szczególny nacisk kładzie na pomoc członkom wydziału w pokonywaniu trudnych wczesnych etapów kariery poprzez strategiczną alokację zasobów i mentoring. Jaką rolę mogą odegrać badania nad rytmem okołodobowym w walce z kryzysem zdrowia psychicznego wśród doktorantów i habilitantów? W jaki sposób instytucje akademickie mogą lepiej wspierać równowagę między życiem zawodowym a prywatnym naukowców, którzy badają procesy biologiczne przez całą dobę?

Znaczenie dobrej higieny okołodobowej dla zdrowia i dobrego samopoczucia

Badania dr Nelsona mają natychmiastowe praktyczne implikacje dla zdrowia publicznego. Proste środki, takie jak ograniczenie czasu spędzanego przed ekranem wieczorem, stosowanie cieplejszych kolorów światła po zachodzie słońca i utrzymywanie stałych godzin snu, mogą mieć znaczący wpływ na zdrowie publiczne. Jego praca sugeruje, że uwzględnienie naszego ewolucyjnego dziedzictwa poprzez dostosowanie współczesnego życia do naturalnych warunków oświetleniowych może zapobiec wielu przewlekłym problemom zdrowotnym.

Niedawno opublikował książkę z Oxford University Press zatytułowaną „Dark Matters„, aby edukować społeczeństwo na temat znaczenia prawidłowej higieny okołodobowej dla zdrowia i dobrego samopoczucia. Wywiad z dr Randym J. Nelsonem w Genomic Press jest częścią większej serii zatytułowanej „Innowatorzy i pomysły”, która przedstawia ludzi stojących za najbardziej wpływowymi przełomami naukowymi.