The circadian rhythm as a temporal frame to detect phase differences in physiological and psychological functions

Wang, Wei (2023): The circadian rhythm as a temporal frame to detect phase differences in physiological and psychological functions. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Human physiological and psychological functions are under control of the circadian clock. The purpose of this study was to analyze the potential effects of circadian modulation on cognitive performances, and to quantify the phase relationships between physiological and psychological functions. For the experiment, 18 Chinese female participants were recruited who were studying in Munich. In an isolated room with constant light conditions the subjects participated in the experiment from 7:00 to 23:00. They gave their subjective evaluations on sleepiness, satiety, and mood; their body temperature, grip strength, hear rate, blood pressure, and salivary cortisol were measured. A cognitive battery was used for objective testing, including a two-flash fusion task, psychomotor vigilance task, a Go/No-go task, a finger tapping task, and a temporal reproduction task. Within the concept of temporal perception, the tested domains were classified into a tens-millisecond to a thousands-millisecond time window. This study showed the significant influence of circadian rhythm on temporal perceptions for all tasks. Clustering different functions suggested that temporal perception is different in the morning and in the afternoon. The diurnal rhythms of biomarkers and subjective and objective functions indicated the regulatory role of the endogenous circadian clock. The different phase relationships of functions provide hints for underlying neural processes.

Abstract

Die physiologischen und psychologischen Funktionen des Menschen stehen unter der Kontrolle der zirkadianen Uhr. Ziel dieser Studie war es, die potenziellen Auswirkungen der zirkadianen Modulation auf kognitive Leistungen zu analysieren, und die Phasenbeziehungen zwischen physiologischen und psychologischen Funktionen zu quantifizieren. Für das Experiment wurden 18 chinesische Teilnehmerinnen mittleren Alters rekrutiert, die in München studieren, um in einem isolierten Raum mit konstanter Beleuchtung den tageszeitlichen Verlauf von Funktionen wischen 7:00 und 23:00 Uhr zu messen. Die Teilnehmerinnen gaben unter anderem subjektive Bewertungen zu Schläfrigkeit, Sättigung und Stimmung ab. Außerdem wurden Körpertemperatur, Griffstärke, Herzfrequenz, Blutdruck und das Speichelcortisol gemessen. Des Weiteren wurde eine kognitive Batterie eingesetzt mit Aufgaben zur Prüfung der zeitlichen Fusion, der psychomotorischen Vigilanz, der zentralen Hemmung mit einer Go/No-Go-Aufgabe, des persönlichen Tempos und der zeitlichen Reproduktion. Im Hinblick auf die zeitliche Wahrnehmung wurden Zeitfenster von zehn bis tausend Millisekunden eingeteilt; dieser Bereich der Studie zeigte den signifikanten Einfluss des zirkadianen Rhythmus auf die zeitliche Wahrnehmung in allen diesen Zeitbereichen. Diese unterschiedlichen Muster deuten darauf hin, dass die zeitliche Wahrnehmung am Morgen und am Nachmittag unterschiedlich ist. Die Tagesrhythmen der Biomarker sowie der subjektiven und objektiven Funktionen zeigen die regulierende Rolle der endogenen circadianen Uhr. Die verschiedenen Phasenbeziehungen der Funktionen erlauben Hinweise auf zu Grunde liegende neuronale Prozesse.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Englisch
• Datum der mündlichen Prüfung: 28. Juni 2023
• 1. Bericht­erstatter:in: Pöppel, Ernst