Вступление
Пребывание на природе имеет огромные преимущества (Хартиг и др., 2011; Уорд Томпсон, 2011; Братман и др., 2012; Халуза и др., 2014; ван ден Бош и Ода Санг, 2017), ключевыми из которых являются улучшение психического состояния (например, Берман и др., 2008; Логан и Селхуб, 2012; Хартиг и др., 2014; Братман и др., 2015; Хансен и др., 2017). Хотя многие исследования показывают положительное влияние пребывания на природе на здоровье и благополучие, существует мало понимания того, в каком объеме и в какой форме следует проводить время на природе для достижения наилучшего эффекта. Медицинские работники в Северной Америке и Европе начали выписывать рецепты на основе натуральных продуктов, которые часто называют “натуральными таблетками”, используя здравый смысл и интерпретацию опубликованных исследований, чтобы мотивировать пациентов к отдыху на природе (James et al., 2017; Wessel, 2017). Аналогичным образом, появляются общественные организации и некоммерческие организации, поддерживающие оздоровительный подход к природе, такие как программа Mood Walks в Канаде1, программа Nature Sacred Фонда TKF2 в Соединенных Штатах, проект Dose of Nature в Соединенном Королевстве (Bloomfield, 2017) и программа Coastrek в Австралии (Бакли и др., 2016). Помимо похвальных примеров, не существует количественных исследований о частоте назначения таблеток nature и о том, какие именно препараты назначаются. Существует очевидная потребность в исследовании, которое определило бы параметры таблеток nature, которые наилучшим образом поддерживают психическое здоровье. Это направление исследований в области активного здравоохранения является своевременным в свете роста расходов на здравоохранение во всем мире и последствий растущей урбанизации, которая ограничивает доступ к природе (ВОЗ, 2016).Подходы "Доза–эффект" к изучению взаимосвязи между природой и благополучием недавно были использованы для количественной оценки того, насколько сильно и какого рода природа оказывает положительное воздействие на благополучие человека. Были предложены теоретические основы для проверки гипотез и практические методы определения влияния продолжительности, частоты и интенсивности НЭ на здоровье и благополучие (Салливан и др., 2014; Хантер и Аскаринеджад, 2015; Шанахан и др., 2015; Фрумкин и др., 2017; Ван ден Берг, 2017). Шанахан и др. (2015) разработали основу для более целостного рассмотрения того, что следует учитывать в исследованиях зависимости дозы от состояния организма. Авторы также обсуждают ключевые характеристики модели зависимости дозы от состояния организма, чтобы определить рекомендации по пороговым дозам для конкретных результатов в отношении здоровья. Как и другие, они пришли к выводу, что большинство исследований по параметрам nature pill являются слишком грубыми, например, сравнение городских и “естественных” условий, процент листвы или зеленых насаждений в поле зрения или поблизости, продолжительность взаимодействия с природой устанавливается исследователем, а эксперименты часто проводятся в закрытых помещениях в лабораторных условиях. Фрумкин и др. (2017) предлагают программу исследований взаимосвязи контакта с природой и здоровья, подробно описывая сложности количественного определения “дозы”.
Эмпирические подходы к изучению взаимосвязи между природной дозой и благополучием разнообразны и предоставляют множество способов разобраться в том, как продолжительность, частота и интенсивность воздействия природной дозы влияют на физическое и психическое благополучие, а также в том, как социальные, экономические и демографические факторы регулируют взаимосвязь между дозой и реакцией (Цзян и др., 2014; Шанахан и др., 2016; Кокс и др., 2017а; Фрумкин и др., 2017). В исследованиях на популяционном уровне пространственно сгруппированные показатели здоровья и благополучия человека интерпретируются относительно количества (дозы) окружающей природы, например, плотности деревьев на улицах на 17 га (Кардан и др., 2015), кроны деревьев на почтовый индекс (Кокс и др., 2017b)., и степень урбанизации в зависимости от почтового индекса (Cox et al., 2018).
Наша конечная цель - сформулировать “рецепт природы” для использования медицинскими работниками в качестве профилактического, самостоятельного медицинского средства для улучшения психического состояния, которое является недорогостоящим и эффективным в повседневных условиях. Для составления рецепта необходимо знать, какая таблетка эффективна, в какой дозе и как часто ее принимать. Исходя из этого, мы решили начать с изучения аспекта продолжительности действия, используя объективную оценку физиологического стресса.
Зависимость дозы от продолжительности воздействия окружающей среды измерялась различными способами, при этом преобладала субъективная оценка психического состояния (например, настроения, способности сосредоточиться и воспринимаемого уровня стресса, тревоги или удовлетворенности). Субъективный характер данных самоотчета для принятия профессиональных медицинских решений о лечении считается менее желательным, чем данные, полученные из объективных источников (Ван ден Берг, 2017), такие как изменение артериального давления, частоты сердечных сокращений и уровня гормонов стресса. Следовательно, мы выбрали два биомаркера физиологического стресса – слюнный кортизол и слюнную альфа-амилазу, чтобы количественно оценить изменение физиологического стресса в ответ на продолжительность пребывания на природе. В ходе исследований по восстановлению природы было доказано, что гормон кортизол является привлекательным биомаркером стресса, поскольку он определяется относительно неинвазивным способом путем сбора слюны (например, Ward Thompson et al., 2012; Jiang et al., 2014; Gidlow et al., 2016).
Полезность кортизола и амилазы в качестве биомаркеров основана на возможности отделить эффект воздействия окружающей среды от естественного суточного изменения производства. Более того, кортизол и амилаза имеют различные суточные закономерности. Уровень кортизола в слюне наиболее высок утром после кратковременного пробуждения, а затем снижается в течение дня и в течение ночи. Напротив, уровень амилазы заметно снижается в течение первого часа после пробуждения и неуклонно повышается к вечеру (Nater et al., 2007). Циркадный ритм выработки кортизола у человека имеет сезонные сдвиги, которые летом снижаются, что совпадает с более ранним восходом солнца (Hadlow et al., 2014). Для амилазы влияние продолжительности светового дня у людей не изучено, но у крыс суточный ритм выработки альфа-амилазы изменяется при различных режимах фотопериода (Bellavia et al., 1990). В совокупности эти результаты подчеркивают необходимость учета времени суток для обоих биомаркеров при интерпретации реакции организма на природное вмешательство. Большинство исследователей учитывают суточные сдвиги, проводя эксперименты примерно в одно и то же время суток, предполагая, что смещение суточных изменений будет иметь одинаковое влияние независимо от продолжительности дня и для всех участников независимо от группы лечения. Этот подход имеет свои преимущества, но ограничивает возможности изучения и может привести к ошибочным выводам.
Опубликованные исследования, в которых использовались физиологические критерии для изучения влияния НЭ на стресс, как правило, основаны на одном фиксированном периоде времени, при этом наиболее распространенными являются 15 и 30 минут в диапазоне от 10 до 90 минут. Выводы о способности НЭ влиять на самочувствие делаются на основе относительных сравнений (парный t-критерий или дисперсионный анализ) между лечением (НЭ) и контролем (как правило, в условиях интенсивной городской жизни). Следовательно, ни одно из этих исследований не может быть использовано для интерпретации пороговых эффектов – минимального времени действия натуральных таблеток или эффективности, основанной на продолжительности. Что необходимо, так это метод отбора проб, который позволял бы получать данные о реакции природы на протяжении длительного периода времени.
С точки зрения планирования эксперимента, рандомизированные клинические испытания (РКИ) являются золотым стандартом получения объективной информации об оптимальном дозировании/воздействии и эффективности различных видов вмешательства для различных групп пользователей. Но исследования восстановительной ценности воздействия окружающей среды, как правило, не вписываются в строгий протокол РКИ. Наиболее неизбежный конфликт возникает, когда участники и исследователи не могут быть слепы к сути вмешательства, что приводит к искажению восприятия (Ван ден Берг, 2017). Другой проблемой является обеспечение соответствия участников поведенческому вмешательству (Olem et al., 2009), которое (а) должно осуществляться в условиях беспорядка повседневной жизни, (б) относится к сфере профилактической помощи (в отличие от неотложной помощи) и (в) требует больше времени и усилий чем просто принять таблетку.
При разработке альтернативного подхода к РКИ наш экспериментальный проект был вдохновлен исследованиями Коллинза и соавт. (2004) и Мерфи и соавт. (2007), посвященными стратегиям адаптивного вмешательства для профилактики и лечения состояний, имеющих поведенческие компоненты, таких как психические заболевания и злоупотребление психоактивными веществами. Здесь курс лечения корректируется в режиме реального времени в зависимости от того, что работает, а что нет у конкретного человека. Аспект адаптивности поведения в этом подходе хорошо соответствует нашей цели - измерить влияние самостоятельного воздействия окружающей среды на психическое благополучие в контексте повседневной жизни здорового населения. Ключевое отличие заключается в том, что наши участники разрабатывают свой собственный набор правил принятия решений, чтобы соблюдать предписанный минимум в три приема натуральных таблеток в неделю.
Представленный здесь экспериментальный проект позволяет участнику скорректировать условия природоохранного мероприятия (продолжительность, качество природы и время его проведения) для своего удобства, соблюдая при этом ряд основных правил. Цель этой стратегии адаптивного вмешательства состоит в том, чтобы варьировать продолжительность приема таблеток nature и учитывать изменения уровня стресса в повседневной жизни для реалистичной оценки эффективной дозы. В течение 8-недельного эксперимента участников просили соблюдать режим поведения, равный 3 НЭ в неделю. В течение 2-месячного периода было проведено четыре теста на физиологический стресс, которые проводились по усмотрению участников (хотя их просили делать это примерно каждые 2 недели). В течение всего периода эксперимента каждый участник мог настроить природоохранное мероприятие в соответствии с ограничениями и непредсказуемостью реальной жизни, контролируя дату, время суток (в любое время с 1 часа после пробуждения до наступления темноты) и продолжительность (10 минут или более) мероприятия. Использование этого адаптивного подхода также направлено на уменьшение некоторых проблем с мотивацией, которые присущи мероприятиям, требующим больших усилий и тщательного планирования, чем прием таблеток по расписанию.
В протоколах для индивидуально подобранных таблеток nature были получены данные, которые требовали иного аналитического подхода. В других исследованиях стресса с использованием маркеров кортизола и амилазы суточное изменение уровня кортизола (снижение в дневное время) и амилазы (повышение в дневное время) учитывалось одним из двух способов. Либо у участника повторно отбираются пробы в течение предыдущего дня или в день вмешательства (и, как правило, в клинических условиях, например, Роледер и Натер, 2009), чтобы определить индивидуальный суточный уклон, либо предполагается, что стресс-тестирование в одно и то же время суток исключает влияние суточных изменений (например,, Хансен и др., 2017). Ни один из протоколов не был полезен для экспериментального проекта, основанного на адаптивном управлении для самопомощи. Чтобы оценить надежность рецепта таблеток nature для представителей нормальной, здоровой популяции, мы представляем новый подход, учитывающий суточные колебания показателей стресса.
Наша экспериментальная цель состоит в том, чтобы исследовать, как относительно короткий перерыв влияет на уровень стресса в контексте повседневной жизни, используя объективные физиологические показатели стресса. Мы используем экспериментальный план с повторными измерениями, чтобы (1) оценить продолжительность эффективного приема таблеток nature; (2) оценить влияние NE на стресс в условиях, типичных для повседневной жизни участника, используя адаптивный подход к управлению; и (3) отличить суточную реакцию маркеров стресса от других факторов. эффект натуральной таблетки. Поскольку профилактическая медицинская помощь является основой для снижения затрат на здравоохранение, другой целью является определение экспериментальных подходов, которые позволят сократить время и затраты на исследования в области поведенческого самопомощи в поддержку улучшения психического здоровья.
Материалы и методы
Выбор биомаркеров стресса
Определение стресса варьируется в зависимости от областей и специальностей, в зависимости от того, что находится в центре внимания – восприятие стресса, поведенческая реакция на стресс и нейрофизиологическая реакция на стресс. В этом исследовании изучался последний из двух известных физиологических биомаркеров стресса. Как и в случае с тестируемым фармацевтическим препаратом, данное средство оценивалось на предмет его пригодности в качестве средства для снятия стресса, а не как стресс–фактор. Установленные биомаркеры стресса – слюнный кортизол и слюнная альфа-амилаза (далее - кортизол и амилаза) - действуют разными путями. Вегетативная нервная система инициирует адаптацию к стрессу с помощью сигналов, поступающих от гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (HPA), которая контролирует уровень кортизола, и симпатико-надпочечниковой мозговой системы (SAM), которая контролирует амилазу (Киршбаум и Хеллхаммер, 1994; Натер и Роледер, 2009). Эти биомаркеры легко определяются в полевых условиях с помощью неинвазивного самостоятельного сбора образцов слюны (Yamaguchi and Shetty, 2011; Nater et al., 2013b).Кортизол является основным гормоном стресса. Он регулирует многие метаболические процессы, связанные с поддержанием гомеостаза, включая иммунную функцию. Длительное повышение уровня кортизола препятствует обучению и запоминанию, снижает иммунную функцию и плотность костной ткани, а также повышает кровяное давление, уровень холестерина, сердечно-сосудистые заболевания и вес (McEwen, 2008; Lupien et al., 2009). В исследовании демографических и социально-экономических различий в дневных траекториях кортизола Карламангла и соавт. (2013) проанализировали данные исследования "Средний возраст в Соединенных Штатах" (MIDUS) и обнаружили различия в суточном ритме выработки кортизола в слюне в зависимости от возраста, пола, этнической принадлежности и образования. Они пришли к выводу, что взятие проб кортизола у каждого участника в течение нескольких дней исследования (в данном случае четыре раза) позволило бы лучше уловить дневной цикл, чтобы объяснить некоторые различия, связанные с различиями во времени бодрствования, продолжительности сна и рабочего дня по сравнению с выходными.
Слюнная амилаза - это фермент, вырабатываемый пищеварительной системой. Он реагирует как на физические, так и на психологические стрессоры (Nater et al., 2007; Breines et al., 2015) и все чаще используется для оценки стресса, вызванного симпатической нервной системой – SAM (Натер и Роледер, 2009). Амилаза является полезным маркером для изучения стрессовой реакции на физические стрессоры (например, физические упражнения, Койбучи и Сузуки, 2014) и психические стрессоры (например, психосоциальный дистресс, Роледер и др., 2004; Обаяши, 2013). Амилаза также используется для изучения эффективности мероприятий по снятию стресса, чаще всего связанных с физически пассивными мероприятиями, такими как прослушивание музыки или чтение (например, Linnemann et al., 2015). Существует четыре исследования, посвященных влиянию пребывания на свежем воздухе на реакцию амилазы (Kondo et al., 2018).
Что касается амилазы, то нет никаких гендерных различий в суточной реакции (Nater et al., 2007), хотя исследование сложности гендерного фактора, связанного с биологической реакцией на стресс, еще не дало четкого ответа на этот вопрос ни для кортизола, ни для амилазы (Strahler et al., 2017). Исследования возрастных изменений в выработке амилазы дали неоднозначные результаты в отношении суточных изменений и реакции на стресс (Роледер и Натер, 2009), но ясно, что реакция на стресс у очень маленьких детей и пожилых людей различна (Стралер и др., 2017). Выработка амилазы гораздо более чувствительна к влиянию окружающей среды, чем выработка кортизола. Например, выработка амилазы стимулируется кофеином, пищей или жеванием как таковым, а также физическими упражнениями и подавляется курением, хроническим употреблением алкоголя, некоторыми лекарствами (Nater et al., 2007). Следовательно, важно контролировать или учитывать влияние тех переменных окружающей среды, которые, как известно, регулируют реакцию амилазы.
Исследовательская группа
Участники были набраны с помощью объявлений по электронной почте и рекламных листовок, разосланных преподавателям и сотрудникам Мичиганского университета, а также членам нескольких местных некоммерческих организаций в Анн-Арборе, штат Мичиган, США. Набор был ориентирован на представителей нормального, здорового населения в возрасте от 18 лет и старше, заинтересованных в том, чтобы проводить больше времени на свежем воздухе в зеленых зонах. Участники были отобраны самостоятельно. Был рассчитан минимальный размер выборки, равный 30 (программное обеспечение SAS®, версия 9.4, SAS Institute Inc., Кэри, Северная Каролина, США), исходя из 86%-ной вероятности определения R2, равного 0,25, с использованием линейной регрессии. Исследование было одобрено Советом по институциональному обзору Мичиганского университета, Анн-Арбор, Мичиган, США (регистрационный номер HUM00089147).Всего было набрано 44 участника, из которых 36 предоставили достаточно достоверные данные. Из них 92% составляли женщины (33 человека). Средний возраст в целом составил 45,8 лет (SD = 13,35, диапазон 22-68 лет). Выборка состояла из 86% белых (31 человек), из которых двое были латиноамериканцами, 6% азиатами (2) и 8% всех остальных (3). У тридцати шести участников средний показатель составил 3,22 балла (у четырех из них средний балл составил 0,87).
Схема выборки
В соответствии с нашей целью определения рецепта nature для повседневной жизни, экспериментальный проект позволил участникам использовать адаптивное управление, чтобы лучше поддерживать поведение, связанное с приемом nature pill. Участники завершили 8-недельное летнее исследование, которое началось в середине июня 2014 года. Цель состояла в том, чтобы заниматься физкультурой не реже трех раз в неделю по своему выбору. Во время физкультуры они могли сидеть, гулять или делать и то, и другое на открытом воздухе по своему выбору. Территория была определена как место за пределами города, которое, по мнению участника, включало в себя достаточное количество природных элементов, чтобы ощутить взаимодействие с природой. Участники поняли, что они могут свободно менять место, время суток и продолжительность занятий в зависимости от меняющихся повседневных обстоятельств, чтобы наилучшим образом соответствовать своей цели.Основные правила предусматривают следующее. Забор слюны должен проводиться в светлое время суток, по крайней мере, через 1 час после пробуждения, и должен быть завершен до наступления темноты. В течение 30 минут до взятия слюны нельзя есть, пить или использовать зубную пасту. Само исследование не могло включать аэробные упражнения, чтобы ограничить возможность повышения уровня эндоканнабиноидов в результате физических нагрузок. Также следует избегать использования социальных сетей, Интернета, телефонных звонков, бесед или чтения.
Сбор и анализ образцов слюны
Участники сдавали образцы слюны непосредственно перед и сразу после НЭ в течение 4 дней в течение 8-недельного экспериментального периода. Им было предложено сделать это в конце первой, третьей, пятой и седьмой недель. Период сбора данных продолжался с 17 июня по 21 августа 2014 года, средняя дата сбора данных - 22 июля 2014 года. Почти все исследования проводились в Анн-Арборе, штат Мичиган. За этот период восход солнца в Юго-Восточном Мичигане наблюдался между 5:58 и 6:49 утра, а заход солнца - между 8:47 и 9:14 вечера.3. Перед каждым новым днем (до нового года) образцы отбирались с 7:03 утра до 11:00.:28 часов вечера.; некоторые образцы были взяты вне установленного срока - “до наступления темноты”.Обучение сбору слюны проводилось на ознакомительных встречах, где участники сначала подписывали бланки согласия. Каждый участник получил небольшой пакетик с голубым льдом и четыре пары тюбиков для слюноотделения (производства Sarstedt Inc.) с надписями "ДО" и "ПОСЛЕ". Во время ознакомления участники под наблюдением провели тестовый прогон (без NE, но с двумя взятиями слюны с интервалом не менее 10 минут), используя следующий протокол. Непосредственно перед сеансом участник клал в рот ватный тампон из тюбика BEFORE Salivette, жевал его в течение 1-2 минут (до полного увлажнения), возвращал ватный тампон в тюбик BEFORE, закрывал его и помечал своим уникальным трехбуквенным идентификатором, а также датой и временем. Процесс повторяли сразу после окончания НЭ, используя флакон с надписью "ПОСЛЕ". На этом этапе участник сообщал, “сидел” он, “сидел и ходил”, “гулял” или “что-то еще” во время НЭ. Когда было выбрано “другое”, был указан тип деятельности. Участники также ответили на вопросы об их соблюдении (или его отсутствии) основных правил, перечисленных выше.
Хотя слюна может храниться при комнатной температуре до 3 недель, замораживание или, по крайней мере, охлаждение в холодильнике предотвратит рост плесени и бактерий (Роледер и Натер, 2009). В результате участникам было предложено хранить образцы в домашней или офисной морозильной камере до окончания 8-недельного периода тестирования, после чего весь набор образцов был доставлен в лабораторию в упаковке со льдом. После этого образцы хранились при температуре -20°C. Все протоколы, касающиеся температурного режима образцов при транспортировке и хранении, соответствуют рекомендациям по обеспечению стабильности кортизола (Гарде и Хансен, 2005; Налла и др., 2015) и амилазы (Роледер и Натер, 2009).
Замороженные образцы были проанализированы в одной партии через 1 месяц после завершения исследования на содержание кортизола и через 8 месяцев после завершения исследования на содержание амилазы. Концентрации слюнного кортизола и альфа-амилазы были измерены в лаборатории Core Assay Facility факультета психологии Мичиганского университета с использованием имеющихся в продаже наборов Salimetrics. Каждый анализ проводился в двух экземплярах. Уровень кортизола измерялся в мкг/дл. Уровень амилазы измеряли в ферментных единицах на миллилитр (Ед/мл), что отражает количество фермента, который катализирует превращение 1 ммоль субстрата в минуту (Rohleder and Nater, 2009). Коэффициент вариации между анализами (CV) составил 34% для кортизола и 65% для амилазы. Коэффициент вариации между анализами составил 7,0% для кортизола и 3,7% для амилазы. По данным производителя набора, аналитическая чувствительность для обоих маркеров стресса составляла <0,007 мкг/дл. Все повторяющиеся измерения прошли проверку на сходство.
Статистический анализ
Наличие суточных циклов в уровне кортизола и амилазы подчеркнуло необходимость учета времени суток. Следовательно, был разработан и принят новый подход к определению времени суток. Предварительно взятые образцы в совокупности позволили определить суточную траекторию исследуемой популяции. Сравнение уровней показателей стресса до (суточный компонент) и после НЭ (суточный + НЭ компоненты) позволило интерпретировать влияние НЭ с учетом естественных циклов суточного изменения биомаркеров. Мы также исследовали влияние различных видов активности участников (сидение и ходьба), а также влияние наступления темноты на уровни кортизола и амилазы. Наконец, была оценена эффективность НЭ в снижении стресса по сравнению с продолжительностью НЭ. Регрессионный подход, основанный на смешанной модели, учитывал несколько измерений для каждого участника. Модель использовалась для определения суточной траектории и оценки влияния NE на стресс. Биомаркеры были преобразованы в логарифмическом режиме с учетом нелинейности в каждом суточном цикле. Все анализы проводились с использованием программного обеспечения SAS® версии 9.4 (SAS Institute Inc., Кэри, Северная Каролина, США), если не указано иное.Выборка исключений была следующей. Для семи пациентов с НЭ по крайней мере один из двух парных результатов (до и после НЭ) не соответствовал критериям. Результаты анализа на амилазу отсутствовали для двух NE, одного до NE и одного после NE, поэтому существующие данные от члена пары NE были исключены из рассмотрения. Два образца амилазы с уровнями, превышающими три ПДК от среднего (>500 Ед/мл), были удалены, как и их мелкие аналоги. Один участник сообщил о езде на велосипеде в качестве активности в течение трех месяцев. Образцы до и после каждого из них были удалены из-за способности аэробных упражнений влиять на выработку амилазы.
Результаты
Оба биомаркера стресса указывают на снижение стресса в ответ на НЭ.Кортизол
НЭ приводил к снижению уровня кортизола на 21,3% в час по сравнению с суточным снижением этого гормона на 11,7%. Эффективность nature pill в расчете на затраченное время была наибольшей между 20 и 30 минутами, после чего эффект продолжался, но с меньшей скоростью.Суточный уровень кортизола в образце
Суточную реакцию определяли по образцам слюны, собранным незадолго до этого. Для лучшей визуализации к нетрансформированным данным была применена функция сглаживания по Лессу (рис. 1). Сглаженная линия показывает значительное снижение уровня кортизола в период между пробуждением и примерно до 10 часов утра, за которым следует более мягкое снижение в течение оставшейся части дня. Эта закономерность согласуется с опубликованными отчетами, в том числе с одним, в котором испытуемые ежечасно сдавали образцы слюны в течение 1 дня обычной деятельности (Nater et al., 2007).Чтобы интерпретировать скорость изменения уровня кортизола с течением времени, значения кортизола были линеаризованы с помощью логарифмического преобразования (рисунок 2). Это преобразование уменьшает правосторонний перекос в распределении кортизола. Линейный регрессионный анализ преобразованных данных по смешанной модели показал, что суточное снижение уровня кортизола в выборке составило 11% в час (n = 110) в период с утра до наступления темноты. Этот результат служит основой для определения суточного снижения уровня кортизола и позволяет нам отличить суточную составляющую изменения уровня кортизола от побочного эффекта.
Отделение суточной реакции от оценок естественного снижения стресса
Добавление переменной продолжительности NE (продолжительность NE в минутах) к смешанной модели зависимости уровня кортизола от времени суток (суточный эффект) показывает, что NE вызывает снижение уровня кортизола почти в два раза больше, чем среднее суточное снижение, ожидаемое в течение периода NE (таблица 1). После учета суточного снижения уровня кортизола на 11,7% в час в этой модели, на долю NEs приходилось дополнительное снижение на 21,3% в час.Влияние продолжительности на величину кортизоловой реакции наглядно показано на рисунке 3 как степень расхождения между двумя наклонами – один для суточных изменений, а другой для сочетания тонких и суточных эффектов с течением времени. В отсутствие влияния NE на уровень кортизола коэффициент продолжительности NE был бы приблизительно равен нулю, и две линии регрессии совпадали бы. Расхождение между двумя линиями регрессии указывает на влияние NE на снятие стресса, что проявляется в снижении уровня кортизола.
Эффективность отдыха на природе в снижении стресса с точки зрения затраченного времени
Чтобы приблизиться к цели определения надежного рецепта, мы использовали модель пошаговой функции для определения порога продолжительности снятия стресса и продолжительности наибольшей эффективности для снижения стресса. Для выборки была применена линейная смешанная модельная регрессия с логарифмическим изменением уровня кортизола в час = время суток (время взятия пробы слюны) + интервал длительности NE (категория) + продолжительность NE (минуты). Время суток для предварительных образцов отражает влияние естественного суточного перепада температур в течение недели. Переменная NE duration interval, категориальная переменная для функции step, была создана с использованием разбиения на квартили. Поскольку время начала и окончания NE указано в полных минутах, разбиение на квартили не составляет ровно 25%. Интервалы, показанные в таблице 2, обеспечили наиболее равномерное распределение выборок при одновременном учете смещенного влево распределения переменной NE duration.Пошаговая функциональная модель продолжительности NE (таблица 2) показывает значительное снижение уровня гормона стресса кортизола после NE, превышающего 20 минут. Наиболее эффективно снимался стресс, когда прием натуральных таблеток длился от 21 до 30 минут, когда уровень кортизола снижался на 18,5% в час по сравнению с дневным уровнем. После этого льготы продолжают начисляться, но по сниженной ставке - 11,4% в час.
Визуальное сравнение регрессий линейной и ступенчатой функций для зависимости уровня кортизола от продолжительности сна дает представление о характере изменений в линейной модели (рис. 4). Исследование с использованием пошаговой функции позволяет выявить относительную эффективность восстановления при различной продолжительности приема таблеток nature и дает рекомендации по оптимальной продолжительности приема таблеток nature с точки зрения снижения уровня кортизола/снятия стресса.
Амилаза
Прием NE приводил к снижению уровня амилазы на 28,1% в час после корректировки на ее суточный рост на 3,5% в час, но только для участников, которые были наименее активны в сидячем положении или при небольшой ходьбе. Тип активности не влиял на выработку кортизола.Определение суточного уровня амилазы в слюне
Предварительно измеренные уровни амилазы в слюне показали ожидаемую суточную форму нетрансформированных данных: повышение с утра до некоторого времени вечером, после чего амилаза снижается до утра (рисунок 5).После логарифмического преобразования для нормализации данных об амилазе до NE (из-за их правостороннего перекоса) к данным (n = 110) была применена линейная смешанная модель для суточного эффекта: логарифмическая амилаза = 3,8 + 0,027∗ (время суток в часах). 95%-ный ДИ для наклона составил (-0,0036; 0,05763), что указывает на то, что наклон существенно не отличался от нуля (p-значение = 0,084). Это было неожиданным, учитывая результаты других полевых исследований, показавших повышение суточной активности амилазы (например, Nater et al., 2013b). Наше исследование отличалось от других тем, что в него были включены образцы слюны людей, взятые после наступления темноты. Хотя влияние продолжительности светового дня на выработку амилазы у людей не изучено, ее выработка у крыс меняется при воздействии различных фотопериодов (Bellavia et al., 1990). В нашем исследовании все НЭ начинались после рассвета, но семь из 110 НЭ заканчивались с наступлением темноты – в нарушение основных правил, данных участникам. Таким образом, мы проверили ряд гипотез, чтобы определить время суток, когда меняется направление выработки амилазы. Это исследование стало основой для принятия решения о том, какие образцы слюны не будут включены в исследование.
Оценка времени изменения направления суточной реакции амилазы
В исследовании использовались два подхода для определения надежной точки отсечения для включения точных данных, основанных на времени сдвига в направлении суточной выработки амилазы. Сначала мы сравнили уклоны из набора линейных смешанных моделей, используя точные наборы данных, для которых время среза было установлено с интервалом в один час с 18:00 до полуночи. Этот подход дал возможность сравнить наши результаты с результатами нескольких других исследований, которые завершились между 16:00 и 18:00. Смешанная модель с наибольшим наклоном (бета) показала, что NEs была завершена к 19:00 (таблица 3). Девять часов вечера было близко к среднему времени захода солнца для всех РЭШ – 9:04 вечера, в течение экспериментального периода, который длился с 17 июня (закат в 9:14 вечера) по 21 августа (закат в 8:47 вечера).Далее мы рассмотрели роль времени захода солнца, характерную для каждой даты Нового года. Данные о времени захода солнца (гражданских сумерках) в Анн-Арборе, Мичиган, США, в 2014 году получены от http://www.sunrisesunset.com/usa/Michigan.asp. Наилучшее линейное соответствие суточной реакции амилазы было получено из набора данных, ограниченного критерием захода солнца: образцы слюны после нового года были взяты до захода солнца в день нового года (таблица 3). Следовательно, остальные анализы реакции амилазы включают только те 103 эксперимента, которые закончились до захода солнца. Следует отметить, что сопоставимый тест с данными по уровню кортизола показал, что включение в исследование того, что происходит после захода солнца, не оказало влияния на суточную траекторию падения уровня кортизола, основанную на соответствии модели. Это было ожидаемо, поскольку не наблюдается сдвигов в направлении суточной выработки кортизола до тех пор, пока он не начнет быстро увеличиваться при утреннем подъеме (Hadlow et al., 2014).
Мы определили суточную базовую реакцию амилазы, используя образцы слюны, взятые до захода солнца в NES, которые закончились до захода солнца (n = 103; рис. 6). Суточное повышение уровня амилазы в течение дня до захода солнца было оценено на уровне 3,7%/ч, исходя из наклона (0,036) линейной смешанной модели, рассчитанной для амилазы с предварительным логарифмом: (e 0,036-1).
Влияние различных видов физической активности на уровень амилазы
В линейной смешанной модели, которая контролировала суточный эффект, не было обнаружено существенного влияния продолжительности NE на амилазу (p = 0,21, бета = -0,116, n = 103 NE). Несоответствие между этим результатом и результатами биомаркера кортизола заставило нас пересмотреть ключевое предположение модели амилазы: тип активности не влиял на реакцию амилазы по-разному. Обратите внимание, что большинство исследований, посвященных взаимосвязи амилазы и физиологического стресса, посвящены тренировкам спортсменов и предполагают, что уровень амилазы повышается только при более интенсивных видах деятельности (Koibuchi and Suzuki, 2014; Peinado et al., 2014). В следующих параграфах показано, как мы определили, что (а) сидение и сидячая ходьба во время NE привели к очень сходным результатам с точки зрения выработки амилазы, несмотря на различия в размерах выборки; (б) выработка амилазы у неаэробных ходоков значительно отличалась от выработки амилазы в двух сидячих группах; и (в) реакция амилазы при сидении или сидении+ходьбе была очень похожа на реакцию гормона стресса кортизола (который не чувствителен к типу активности).Чтобы проверить наше предположение, нам нужно было определить, были ли перепутаны участник и тип деятельности при разработке этого повторного показателя. Мы обнаружили, что 36 участников не выбрали один и тот же вид деятельности для каждого NE: 21 участник выполнял 31 упражнение в режиме “сидя”, 12 участников выполняли 17 упражнений в режиме “сидя + ходьба” и 23 участника выполняли 55 упражнений в режиме "ходьба". Среднее разнообразие видов деятельности на одного человека составило 1,64 балла из 3 (SE = 1,05); 44% придерживались одного вида деятельности, 47% использовали два вида и 8% использовали все виды.
Затем мы изучили различия в реакции амилазы в зависимости от типа активности. Линейная смешанная модель с ковариацией по трем категориям для типа активности (сидение; сидение+ ходьба; только ходьба) была применена к логарифмически преобразованным данным по амилазе (таблица 4, модель 1). Тип активности был связан с заметной разницей в реакции амилазы (с учетом суточных изменений): при ходьбе NE снижался на 4% в час по сравнению с сидячим NE (снижение на 34% в час) или сидячим + ходьбой NE (снижение на 30% в час).
Затем мы сгруппировали данные из двух классов с наименьшей физической нагрузкой (сидение и сидение+ходьба) на основе сходства реакций амилазы (т.е. наклонов регрессии). Линейная смешанная модель с двухкатегориальной ковариацией для типа активности (таблица 4, модель 2) показала, что в таблетках nature с низкой физической нагрузкой уровень амилазы снижался на 27,9% в час (с учетом суточных изменений). В таблетках nature с более высокой нагрузкой наблюдались изменения амилазы, которые были неотличимы от исходного суточного состояния. На рисунке 7 представлены эти взаимосвязи.
В отличие от кортизола, данные по амилазе не могли быть использованы для оценки того, какой период наиболее эффективен для снижения стресса, поскольку разделение по видам деятельности приводило к недостаточному размеру выборки. Важно отметить, что регрессия уровня кортизола в зависимости от продолжительности NE привела к одинаковому наклону для категорий с низкой и высокой физической нагрузкой (таблица 5). Основываясь на сравнении условий с низкой физической нагрузкой, таких как сидение (таблица 6), мы пришли к выводу, что снижение уровня кортизола и амилазы, основанное на NE, сопоставимо при приеме таблеток nature, но кортизол является более надежным биомаркером для полевых исследований.
Обсуждение
Представленное здесь полевое исследование дает первые оценки влияния продолжительности сна на уровень стресса в контексте обычной повседневной жизни. Пребывание на природе приводит к значительному снижению уровня гормона стресса кортизола, а продолжительность сна способствует снижению уровня стресса. Исследование также открывает новые горизонты в следующих областях, в первую очередь, за счет решения некоторых сложностей, связанных с измерением эффективной дозы nature. Во-первых, оно непосредственно исследует аспект продолжительности успешного назначения таблеток nature в контексте реальной жизни. Во-вторых, 8-недельный полевой эксперимент позволил провести повторные измерения у каждого участника в различных условиях, что позволило учесть обстоятельства повседневной жизни человека при разработке рецепта nature pill. В-третьих, адаптивный подход к управлению позволил участникам самостоятельно выбирать время, место и продолжительность приема каждой природной таблетки, чтобы компенсировать неизбежные трудности при планировании несущественного мероприятия. В-четвертых, новый подход к оценке данных позволяет отличить действие nature pill от дневного эффекта без повторного инвазивного отбора проб слюны для определения исходного физиологического состояния в течение дня. Наконец, результаты являются надежной отправной точкой для врачей, назначающих nature pill тем, кто находится на их попечении.Кортизол
Реакция на кортизол: Рекомендации по применению натуральных таблеток с точки зрения продолжительности
Две модели, которые хорошо подходят друг другу, исследуют динамику уровня кортизола в зависимости от продолжительности сна. Линейная модель логарифмического изменения уровня кортизола в зависимости от продолжительности сна предсказывает снижение стресса на 21,3% в час. Поскольку людям трудно найти время для ухода за собой, в модели пошаговой функции был задан вопрос: какой самый короткий промежуток времени необходим для достижения пользы? Мы обнаружили, что снижение уровня стресса достигается значительно и наиболее эффективно (снижение уровня кортизола на 18,5% в час), когда прием nature pill продолжался от 20 до 30 минут, и после этого значительный эффект продолжался с несколько меньшей скоростью (11,4% в час). Это полезная и надежная отправная точка для сценария nature pill, поскольку он был разработан на основе адаптивной платформы управления, учитывающей типичные различия в том, как люди проводят свое свободное время. Излишне говорить, что истинная функциональная форма ответа потребует дальнейшего тестирования с привлечением большего объема выборки, увеличения продолжительности (особенно < 10 и 31-60 мин), а также более широкой возрастной и гендерной представленности выборки.Отличать действие природных таблеток от суточных изменений показателей стресса
Реакция населения на РЭШ является полезной основой для определения параметров рецепта таблеток nature, где параметры в значительной степени контролируются участником, а не исследователем. Мы смогли оценить воздействие NE in situ, используя популяционный подход, чтобы обеспечить надежную оценку исходных суточных характеристик каждого маркера стресса. Смешанная регрессионная модель для обработки повторных измерений позволяет выявить разницу между ожидаемым изменением показателей стресса (суточный эффект) и реализованным изменением показателей стресса в конце периода NE (эффект, основанный на NE).Точная оценка суточного снижения уровня кортизола является ключом к точной оценке эффекта натуральных таблеток. Еще одним подтверждением того, что суточное снижение уровня кортизола на 11,7% в час является достоверным, являются результаты трех повторных исследований, результаты которых были аналогичны нашим, несмотря на различия в целях эксперимента. Во всех случаях участники занимались своей повседневной жизнью во время исследования. Ключевое различие между нашим исследованием и исследованиями, описанными ниже, заключается в том, что в нашем исследовании оценивалась суточная реакция кортизола на один образец слюны (предварительный образец) у каждого участника в каждый день отбора проб. В других исследованиях оценивался суточный уровень кортизола с помощью четырех-пяти образцов слюны каждого участника в каждый день отбора проб.
Laudenslager и соавт. (2013) сообщили о снижении суточного уровня кортизола на 11,0% в час в течение 10 часов, начиная через 30 минут после пробуждения (р < 0,0001; 95% ДИ: -13, -9%). Исследование было сосредоточено на тестировании нового устройства для сбора слюны, позволяющего контролировать выборку в полевых условиях. В исследовании участвовала выборка, аналогичная нашей: 32 участника, 81% из которых женщины, 18% не были европеоидами, а возрастной диапазон был примерно таким же, как и в нашем исследовании. Единственным ограничением в поведении участников было воздержание от приема пищи, чистки зубов и питья жидкостей в течение 15 минут перед взятием пробы слюны. В ходе исследования использовались повторные измерения: каждый участник собирал слюну в течение 3 дней подряд в четырех временных точках в течение дня. Линейная смешанная регрессионная модель включала логарифмически преобразованные данные о кортизоле и время сбора данных в течение дня. Время сбора слюны было несколько изменено: при пробуждении (гибкое), через 30 минут после пробуждения, непосредственно перед обедом (гибкое) и через 10 часов после пробуждения. Соблюдение времени сбора второй и четвертой проб за день не было идеальным, однако тестирование на переносимость при смещении на 7,5 и 15 минут не выявило существенного эффекта.
В исследовании качества жизни в связи с демографическими и социально-экономическими различиями Karlamangla и соавт. (2013) проанализировали данные 1693 участников, возраст которых соответствовал нашему исследованию: 57% женщин и 86% европеоидов. Участники сдавали образцы слюны в течение 4 дней в течение недели, включая как будние, так и выходные дни. В каждый день отбора проб брали слюну: при пробуждении (гибкий график), примерно через 30 минут после пробуждения, непосредственно перед обедом (гибкий график) и перед сном (гибкий график; среднее время отхода ко сну составляло 10:30 вечера). Это привело к значительной вариабельности фактического времени отбора проб и позволило исследовать уровень кортизола в течение всего дня в выборочной совокупности, “чтобы получить общее представление о форме средней дневной траектории уровня кортизола” (стр. 4). Они сообщили о суточном снижении уровня кортизола на 8,1% (бета = -0,084) в течение 10,5-часового периода, который начался через 4,5 часа после повышения. Такое временное разделение данных стало возможным благодаря большому объему выборки (>24 тыс. точек измерения уровня кортизола) и использованию более гибкой линейной сплайновой модели. Их модель также была проиндексирована по показателю “время с момента пробуждения” и скорректирована с учетом средней продолжительности дня бодрствования участника, продолжительности сна предыдущей ночью, времени пробуждения в день измерения и соотношения выходных и рабочего дня.
Натер и др. (2013b) сообщают о среднем суточном снижении уровня кортизола на 12,2% (бета = -0,13) в ходе исследования суточного уровня кортизола и амилазы в течение жизни взрослого человека. В исследовании приняли участие 185 человек (средний возраст - 49 лет, 51% - женщины, 74% - белые), которые сдавали образец слюны пять раз в день в каждый из семи дней тестирования в течение 10-дневного периода тестирования. Оценка среднесуточного снижения уровня кортизола была основана на разнице в уровне кортизола при пробуждении и в последней выборке за день (9:00 вечера) с учетом соответствующего времени суток. Время отбора проб в течение дня было следующим: после пробуждения, через 30 минут, в 9:00, 12:00, 15:00, 18:00 и 19:00. В это время участники сдавали образец слюны и отвечали на вопросы анкеты.
В свете этих сравнений мы приходим к выводу, что наш экспериментальный дизайн и аналитический подход предлагают эффективный способ изучения ценности самопомощи в профилактической медицинской помощи, основанной на адаптивном управлении. Наш подход также является альтернативой экспериментальным разработкам, требующим большего контроля за поведением участников, таким как фармакологические исследования в зависимости от дозы или клинические испытания. Мы признаем, что наш экспериментальный подход возможен во многом потому, что применение таблеток nature не опасно при неправильном использовании. Относительная безопасность nature pills в любых дозах является одной из причин, по которой медицинские работники по всей стране чувствуют себя комфортно, назначая пациентам nature pills без каких-либо дополнительных данных.
Сравнение уровня кортизола с результатами других исследований воздействия Nature на организм на открытом воздухе
Результаты нашего исследования с повторными измерениями могут быть рассмотрены в свете полевых исследований, в которых используется уровень кортизола для оценки влияния единичных эпизодов пребывания на природе на психологический стресс. Японские исследования Синринеку – погружения в природу с осознанным использованием всех пяти чувств (Tsunetsugu et al., 2010; Hansen et al., 2017) неоднократно подтверждали способность природы снижать стресс. Протоколы хорошо продуманы и скрупулезны и схожи с протоколами большинства других полевых испытаний природного потенциала по снижению стресса.Парк и др. (2010) проанализировали данные многих исследований, проведенных в сложных условиях, в ходе которых сравнивались уровни кортизола в слюне студентов колледжа мужского пола (n = 280), которые проводили время в лесах и близлежащих городах (контроль) в 24 национальных лесах Японии. В течение ночей, предшествовавших дням тестирования, испытуемые находились в контролируемых условиях. В каждом национальном лесу в одно и то же время суток 12 участников проводили 15 минут сидя, наблюдая либо за лесом (n = 6), либо за близлежащими городскими пейзажами (n = 6). Участники были протестированы аналогичным образом в течение дня подряд в альтернативных условиях (случайное перекрестное исследование). До и после 15-минутного интервала между тестами была собрана слюна (аналогично нашему методу). Попарное среднее сравнение двух видов лечения (в лесу и в городских условиях) показало, что средний уровень кортизола в слюне участников был на 13,4% ниже после 15-минутного наблюдения за лесом сидя по сравнению с наблюдением в городских условиях. Чуть более чем у трети участников выборочной группы (≈75 человек) 15-минутному сидячему периоду предшествовала 15-минутная прогулка по лесу. Уровень кортизола был на 15,8% ниже после 15-минутной прогулки по лесу по сравнению с реакцией участников на прогулку в городских условиях. Суточный эффект не учитывался, поскольку время тестирования было примерно одинаковым для обоих методов лечения. Используя тот же экспериментальный подход, Парк и др. (2012) расширили базу данных, включив в нее 420 участников из 35 различных лесов по всей Японии. Они сообщили, что участники обходили назначенные им участки в течение 16 ± 5 минут, затем сидели и осматривали местность в течение 14 ± 2 минут. Они сообщили о снижении уровня кортизола в слюне на 12,4% после пребывания в лесу по сравнению с пребыванием в городе. Кобаяши и др. (2017) отмечают, что, хотя время сбора слюны варьировалось с 9 утра до 12 часов дня, у каждого участника измерения проводились примерно в одно и то же время в каждый экспериментальный день в обеих средах.
В отличие от исследования Shinrinyoku, наше исследование дает хорошие результаты с точки зрения почасовой скорости снижения стресса после учета дневных эффектов. Наша линейная модель показывает общее снижение уровня кортизола при стрессе на 21,3% в час. Интерполяция из этой модели предсказывает снижение уровня кортизола на 10,6% после 30-минутного сидения в лесу. В отличие от этого, исследования Shinrinyoku сообщают о снижении уровня кортизола на 12-15% после 15-минутного сидения в лесу. Мы считаем, что эти результаты весьма схожи, учитывая, что, вероятно, в игру вступают несколько модификаторов. Акклиматизация в полевых условиях: участники Синринеку потратили некоторое время на то, чтобы привыкнуть к обстановке, прежде чем была взята первая проба кортизола (переход от транспортного средства к месту проведения полевых работ и проведение на месте ряда других физиологических измерений). Кроме того, в течение как минимум 12 часов, предшествовавших полевому испытанию, участники испытывали недостаток стимулов. В отличие от этого, в нашем эксперименте был значительно снижен уровень контроля за поведением участников до и во время полевых испытаний из-за стратегии адаптивного вмешательства. Качество “природной” обстановки: Синринеку проходил в условиях национального парка, что привнесло сенсорную преемственность в опыт всех участников и предоставило неизменно высокие возможности для погружения в природу. Напротив, наши участники по-разному выбирали место для каждого из них, как правило, в городских зеленых зонах, расположенных достаточно близко, чтобы быть удобными. Наконец, тестирование Shinrinyoku проводилось в течение 2 дней, когда участники были отстранены от своей повседневной рутины и находились под руководством исследователей в условиях адаптивного управления, которое требует самомотивированного решения сделать перерыв на природе, когда позволяет время в повседневной жизни. В целом, мы считаем, что результаты нашего исследования зависимости доза–эффект адаптивного вмешательства согласуются с результатами других исследований, учитывая различия, описанные выше. Причина этих различий также указывает на необходимость дальнейших исследований, в которых будут использованы сопоставимые методы для определения рекомендуемых минимальных доз для достижения конкретных результатов в отношении здоровья.
Амилаза
Реакция амилазы: Подтверждение реакции кортизола на основе NE
Следует отметить, что наши результаты по амилазе для определения влияния NE на стресс подтверждают результаты по кортизолу. При оценке таблеток nature с низкой нагрузкой степень восстановления, показанная амилазой (28,1% в час, n = 50 НЭ), сопоставима с уровнем кортизола (21,3% в час, n = 110 НЭ). Несколько большая восстановительная ценность амилазы может быть связана с различиями во времени выработки и высвобождения этих маркеров стресса. В исследовании реакции слюнных желез на острый стресс альфа-амилаза реагировала быстрее, чем кортизол (Takai et al., 2004).Как и в случае с кортизолом, наш аналитический подход требовал достоверной оценки суточного уровня амилазы. Наше исследование показало повышение уровня амилазы на 3,5% в течение 1 часа после восхода солнца. Мы смогли найти только два соответствующих исследования, в которых сообщалось о суточной реакции амилазы с точки зрения наклона. Оба дали результаты, сопоставимые с нашими. Натер и др. (2013a) сообщают о среднем суточном повышении уровня амилазы на 4,1% (бета = +0,04) в ходе исследования суточных уровней кортизола и амилазы в течение взрослой жизни. Подробности об этой работе приведены выше (раздел “Амилаза”).
Out и соавт. (2013) сообщили о повышении уровня амилазы в слюне на 2,15% с момента пробуждения до вечера в ходе повторного исследования (n = 122 участника) с использованием пяти образцов слюны в день в течение каждых 3 дней в течение пяти периодов отбора проб с августа по февраль. Эти данные также показали, что вариабельность суточной реакции у индивидуума варьировалась менее чем на 1%. Исходя из этого, Out et al. (2013) и другие исследователи, цитируемые в их статье, предполагают, что суточный уровень амилазы относительно стабилен по сравнению с реакцией на кратковременный стресс и продолжающийся умеренный стресс как физического, так и психологического происхождения.
Полезность использования слюнной амилазы для исследований естественного снятия стресса
Включение слюнной амилазы в это новое исследование дополняет растущий объем информации о ценности использования этого маркера стресса в исследованиях восстановления. Использование амилазы для оценки успокаивающих мероприятий, таких как общение с природой, выявило два противоречивых эффекта: чувствительность амилазы к физическим нагрузкам и времени захода солнца.Чувствительность амилазы к времени захода солнца
Наши данные свидетельствуют о суточном повышении уровня амилазы на 3,5% в час в светлое время суток, основанном на 8-недельном периоде исследования летом. Период отбора проб был ограничен 1 часом после восхода солнца, при этом были исключены пробы, взятые у участников, которые не выполнили просьбу принять природную таблетку “до наступления темноты”. В конечном итоге в анализ данных были включены только те пробы, которые закончились до захода солнца в указанный день. Эти критерии привели к созданию модели, наилучшим образом отвечающей требованиям линейности в логарифмически преобразованных данных (таблица 3). Решение использовать время захода солнца в качестве конечной точки для включения данных подтверждается результатами других исследований, которые не выявили проблемного момента снижения уровня дневной амилазы в вечерние часы. Например, самое позднее время суток для отбора проб - 8 часов вечера (Nater et al., 2007), 9 часов вечера (Out et al., 2013) и (не указано) время отхода ко сну (Karlamangla et al., 2013). Тем не менее, все эти результаты подчеркивают необходимость контроля за временем суток при проведении исследований, в которых амилаза является маркером стресса.Влияние времени захода солнца в течение года на суточный цикл альфа-амилазы требует официального изучения. В настоящее время нам известно только об одном исследовании, проведенном на крысах, которое показало влияние времени захода солнца на альфа-амилазу. Беллавиа и др. (1990) сообщили, что суточный режим размножения исчезал, когда фотопериод менялся на постоянный свет или постоянную темноту в течение 15 дней. Основываясь на наших результатах, мы предполагаем, что время года и широта, которые влияют на продолжительность дня и время захода солнца, будут регулировать временную форму суточной выработки амилазы. Особенно важно узнать больше о роли изменения продолжительности рабочего дня в исследованиях, посвященных восстановлению природы, поскольку вечерние часы часто предоставляют работающим людям больше возможностей для самообслуживания. Новые исследования о суточной выработке амилазы после наступления темноты также представляют большой интерес, поскольку таблетки nature после наступления темноты дают возможность исследовать невизуальные аспекты восстановления природы - важнейший, но относительно неизученный аспект наших взаимоотношений с окружающей средой (Franco et al., 2017).
Чувствительность амилазы к физическим нагрузкам
Мы были несколько удивлены, что обычная ходьба оказала столь заметное влияние на выработку амилазы в слюне. Что касается этого показателя стресса, то снижение уровня амилазы после приема таблеток "Натур" было небольшим (на 4% в час) и не отличалось от дневного уровня. Напротив, при низкой физической нагрузке – в положении сидя или при небольшой ходьбе - nature pill снижал уровень амилазы на 28% в час по сравнению с дневным исходным уровнем. В обзоре литературы, посвященном высокоинтенсивным упражнениям, Койбучи и Сузуки (2014) пришли к выводу, что физические упражнения повышают уровень амилазы в слюне. Несколько исследований, в которых использовались упражнения низкой интенсивности, не выявили повышения уровня амилазы: 30-минутная легкая гимнастика для пожилых людей и расслабляющие 20-минутные прогулки студентов университетов по лесу или городу. В наших экспериментах предположение о том, что неаэробная ходьба не является физическим стрессором, было ошибочным.В другом эксперименте, в котором использовались данные самоотчета о психологической реакции, а не о физиологической, также было выявлено влияние интенсивности физических упражнений. Бартон и Претти (Barton and Pretty, 2010) оценили влияние "зеленых упражнений" (активности на лоне природы) на субъективные оценки настроения и самооценки более чем 1200 участников, каждый из которых участвовал в одном из 10 экспериментов, проведенных в Великобритании в течение 6 лет. Оценки зависимости "доза–эффект" с точки зрения продолжительности и интенсивности "зеленых" упражнений показали значительную пользу для психического благополучия даже после непродолжительных занятий "зелеными" упражнениями - всего лишь 5 минут, при этом положительный эффект уменьшался с продолжительностью до половины дня, а затем возрастал с продолжительностью до целого дня. Улучшение самооценки и настроения в течение первого периода (менее часа - продолжительность, совпадающая с таковой в нашем эксперименте) было более значительным при выполнении упражнений с низкой интенсивностью (например, ходьба) по сравнению с более интенсивными упражнениями (например, езда на велосипеде).
Ограничения и потенциал
Чтобы разработать надежную основу для назначения натуральных таблеток, необходимы дополнительные исследования о роли продолжительности, частоты и воспринимаемого качества пребывания на природе (помимо противопоставления естественной и городской среды) в обеспечении положительного эффекта. Ключевой из проблем является необходимость в большом и разнообразном объеме выборки, поскольку суточная выработка кортизола и амилазы меняется с возрастом и уровнем стресса (Strahler et al., 2017), социально-экономическими факторами (Karlamangla et al., 2013) и такими факторами образа жизни, как режим сна (Van Lenten и соавт., 2013). Доан, 2016). По-настоящему функциональная форма рецепта nature pill появится в результате тестирования более широкого круга участников (пол, возраст и образ жизни) в различных условиях (типы среды обитания, как знакомые, так и новые) и в зависимости от времени года. Экспериментальный подход, описанный здесь, может эффективно поддерживать большой размер выборки, необходимый для учета этих факторов.Исследователи обсуждали трудности с соблюдением предписанного поведенческого тестирования (Olem et al., 2009; McCahon et al., 2015). В нашем эксперименте мы уравновесили строгость требований с возможностями адаптивной приверженности, чтобы получить реалистичную оценку ценности NES в нормальных условиях. Например, требования выделить время для повторных НЭ с ограничениями на прием пищи, общение, аэробные упражнения и т.д. были сбалансированы свободой выбора времени, места и продолжительности (более 10 минут) НЭ. Тем не менее, использование самостоятельно отобранных участников, которые с большей вероятностью придерживались параметров эксперимента, могло повлиять на результаты, если те, кто готов проводить свое свободное время таким образом, с большей готовностью пользуются природными благами или получают от этого удовольствие. Будущие эксперименты выиграют от группы участников, которые проявят наибольший интерес к РЭШ, но будут одинаково вознаграждены (например, деньгами) за приверженность независимо от их природных склонностей.
В нашем исследовании приняли участие 36 человек, что в два раза превышает средний размер выборки в 18 исследованиях на ту же тему (см. обзор Kondo et al., 2018). Тем не менее, объем нашей выборки по количеству таблеток nature, для которых была собрана слюна, был недостаточным для полного изучения продолжительности их употребления на обоих концах спектра (т.е. менее 10 минут и более 30 минут). Необходимы дополнительные исследования по этому аспекту продолжительности приема таблеток nature.
Полезность амилазы в этом исследовании была снижена из-за смешения эффектов физической нагрузки и времени захода солнца. С этими эффектами можно справиться с помощью планирования эксперимента и последующей обработки данных. Но зачем использовать амилазу, если кортизол не имеет этих ограничений? Существует возможность эффективного и экономичного самоконтроля уровня амилазы с помощью технологий, которые уже представлены на рынке. Например, уровень амилазы можно легко измерить в полевых условиях с помощью приложения для телефона и дополнительного устройства для отбора проб, которое подключается к телефону (Zhang et al., 2015). Такие устройства ценны для спортивных тренировок, поскольку данные о физической нагрузке (например, аэробный порог) могут быть использованы для составления эффективного тренировочного плана (Akizuki et al., 2014). Однако, по-видимому, для отслеживания психического стресса требуется низкая физическая нагрузка. Чтобы продемонстрировать способность своего потенциометрического биосенсора на базе смартфона тестировать психологический статус, Чжан и соавт. (2015) оценили уровень амилазы в слюне у сидящих участников до и после воздействия изображений из системы аффективных изображений (IAPS), которая, как известно, вызывает положительные и отрицательные эмоции. Результаты хорошо согласуются с опубликованным отчетом о проведении того же теста с использованием традиционных методов сбора и анализа образцов на уровень амилазы.
Наш экспериментальный подход к оценке восстановительной силы СВ обеспечивает эффективность и ясность, которые могут быть использованы для более эффективного решения вопросов о продолжительности, частоте, ослаблении и качестве воздействия на природу, особенно в городских условиях (Bratman et al., 2012; Хантер и Аскаринеджад, 2015; Cox и др., 2017а; Фрумкин и др., 2017). Ответы на эти вопросы также помогут разработать более обоснованные экономические модели и политические решения, направленные на сдерживание личных, общественных расходов и расходов на здравоохранение (Кардан и др., 2015; Вольф и др., 2015; Шанахан и др., 2016) и, в конечном счете, способствуют культурному освоению большего количества времени вне дома и меньшего - на экране4.
Вывод
Методы этого исследования адаптивного управления природным восстановлением открывают новые горизонты в решении некоторых сложностей, связанных с измерением эффективной природной дозы в контексте обычной повседневной жизни. Наш подход был эмпирически опробован в полевых условиях для измерения взаимосвязи между продолжительностью сна и уровнем стресса с использованием физиологических биомаркеров. Анализ маркеров стресса показал, что прием натуральных таблеток снижает уровень стресса на 21% в час (уровень кортизола в слюне) и на 28% в час (уровень амилазы в слюне). Когда продолжительность сеанса составляет от 20 до 30 минут, польза от него наиболее эффективна.Эта работа является новой во многих отношениях
(1) Результаты получены в результате экспериментального подхода, который позволяет эффективно отличать влияние естественного снижения стресса от сопутствующего суточного изменения маркера стресса.
(2) При планировании эксперимента участникам не нужно брать несколько проб слюны в течение каждого дня тестирования, чтобы составить индивидуальную суточную кривую. Вместо этого один забор слюны (pre-NE) на каждую дату исследования позволил установить суточную форму маркеров стресса, которая была сопоставима с суточной траекторией в других исследованиях на открытом воздухе.
(3) В отличие от предыдущих исследований, это исследование включало повторное тестирование одних и тех же людей в течение 2 месяцев, что позволило нам оценить реалистичность изменения психологических и физиологических состояний и реакций каждого участника на изменение условий окружающей среды.
(4) Экспериментальный формат уникален для исследований по восстановлению природы, поскольку в нем используется адаптивный подход к управлению. Участники могли в значительной степени контролировать, как они “лечат” себя, когда, в каком месте и в течение какого периода времени. Такая гибкость необходима для формирования и поддержания навыков самопомощи в условиях ответственности перед другими людьми, образа жизни и личных предпочтений.
(5) Анализ данных демонстрирует, как количественно определять параметры предписания природы, используя популяционный подход для оценки воздействия природы в течение периода времени, установленного участниками.
Результаты нашего эксперимента согласуются с результатами исследований биомаркеров стресса, которые проводились при гораздо более тщательном контроле и гораздо большем объеме выборки. Более того, эмпирические результаты о снижении стресса в зависимости от продолжительности ПЭ являются надежной отправной точкой для практикующих врачей, назначающих натуральные таблетки тем, кто находится на их попечении. Мы считаем, что наш методологический подход к определению параметров рецепта (продолжительности, частоты и качества nature) для nature pill - это инструмент, который может быть использован в области исследований, нацеленных на получение новых знаний о влиянии возраста, пола, сезонности, физических условий и культурного контекста на эффективность nature pill. воздействие на самочувствие.