Nocturnal aircraft noise exposure increases objectively assessed daytime sleepiness

ORIGINAL ARTICLE

Summary

Question of the study

There is no doubt that noise in general and aircraft noise specifically disturb sleep. However, so far no study has objectively assessed the effects of traffic noise on daytime sleepiness.

Patients and methods

In a polysomnographic laboratory study, 24 subjects (mean ± SD age 33.9 ± 10.8 years, 12 male) were investigated between 7:30 am and 8:30 am with infrared pupillography after a noise-free baseline night and after 9 nights with varying degrees of aircraft noise exposure.

Results

The natural logarithm of the pupillary unrest index (lnPUI) differed significantly (p = 0.006) between noise (lnPUI = 1.61) and baseline (lnPUI = 1.48) nights. Objective sleepiness levels increased significantly with the number of noise events (p = 0.021), with the maximum sound level of noise events (p = 0.028), and with the equivalent continuous noise level (p = 0.013) in exposure nights. However, these levels did not reach pathological levels as observed in another study on untreated obstructive sleep apnea patients.

Conclusions

This is the first study to show that nocturnal aircraft noise exposure increases objectively assessed sleepiness in the next morning. These findings stress the relevance and the potential public health impact of sleep disturbances induced by environmental noise. Further studies are needed to investigate the association of nocturnal traffic noise exposure and objectively assessed sleepiness in the field.

Key words

infrared pupillography noise health sleepiness arousal awakening EEG polysomnography 

Nächtlicher Fluglärm erhöht die objektiv bestimmte Tagesmüdigkeit

Zusammenfassung

Fragestellung

Ohne Zweifel kann Lärm im Allgemeinen und Fluglärm im Speziellen den Schlaf stören. Bis jetzt hat jedoch noch keine Studie den Einfluss von Verkehrslärm auf die objektiv erfasste Tagesmüdigkeit untersucht.

Patienten und Methoden

In einer polysomnographischen Schlaflaborstudie wurden 24 Versuchspersonen (mittleres Alter ± Standardabweichung 33,9 ± 10,8 Jahre, 12 Männer) nach einer lärmfreien Basisnacht und jeweils nach 9 Nächten mit unterschiedlicher Fluglärmbelastung zwischen 7:30 Uhr und 8:30 Uhr mit Infrarot- Pupillographie untersucht.

Ergebnisse

Der natürliche Logarithmus des Pupillen-Unruhe- Index (lnPUI) unterschied sich signifikant (p = 0,006) zwischen Lärmnächten (lnPUI = 1,61) und lärmfreien Basisnächten (lnPUI = 1,48). Der objektiv erfasste Müdigkeitsgrad stieg signifikant mit der Anzahl der Fluggeräusche (p = 0,021), mit dem Maximalpegel der Fluggeräusche (p = 0,028) und mit dem energieäquivalenten Dauerschallpegel (p = 0,013) in Expositionsnächten. Pathologische Werte, die in einer anderen Studie bei unbehandelten Schlafapnoikern ermittelt wurden, wurden jedoch nicht erreicht.

Schlussfolgerungen

In dieser Studie wurde erstmalig gezeigt, dass die objektiv erfasste Tagesmüdigkeit nach Nächten mit Fluglärmbelastung signifikant erhöht ist. Diese Ergebnisse verdeutlichen die Relevanz lärmbedingter Schlafstörungen und deren mögliche Bedeutung für den Erhalt der Gesundheit. Weitere Studien, insbesondere Feldstudien, zum Einfluss von nächtlichem Verkehrslärm auf die objektiv erfasste Tagesmüdigkeit werden benötigt, um die in dieser Studie gefunden Ergebnisse zu erhärten.

Schlüsselwörter

Infrarot-Pupillographie Lärm Gesundheit Müdigkeit Arousal Aufwachreaktion EEG Polysomnographie 

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References

  1. 1.
    Basner M, Griefahn B, Müller U, Plath G, Samel A (2007) An ECG-based algorithm for the automatic identification of autonomic activations associated with cortical arousal. Sleep 30(10):1349–1361PubMedGoogle Scholar
  2. 2.
    Basner M, Isermann U, Samel A (2006) Aircraft noise effects on sleep: Application of the results of a large polysomnographic field study. J Acoust Soc Am 119(5):2772–2784PubMedCrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    Basner M, Plath G, Wenzel J, Samel A (2001) Der Einfluss der Körperposition auf die Ergebnisse des pupillographischen Schläfrigkeitstests. Vortrag auf der 9. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin in HamburgGoogle Scholar
  4. 4.
    Basner M, Samel A (2005) Effects of nocturnal aircraft noise on sleep structure. Somnologie 9(2):84–95CrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    Bonnet M, Carley DW, Carskadon MA, Easton P, Guilleminault C, Harper R, Hayes B, Hirshkowitz M, Ktonas PY, Keenan S, Pressman M, Roehrs T, Smith J, Walsh JK, Weber S, Westbrook PR (1992) EEG arousals: Scoring rules and examples. A preliminary report from the Sleep Disorders Atlas Task Force of the American Sleep Disorders Association. Sleep 15(2):173–184Google Scholar
  6. 6.
    Bonnet MH, Doghramji K, Roehrs T, Stepanski EJ, Sheldon SH, Walters AS, Wise M, Chesson AL Jr (2007) The scoring of arousal in sleep: reliability, validity, and alternatives. J Clin Sleep Med 3(2):133–145PubMedGoogle Scholar
  7. 7.
    Carskadon MA, Dement WC (1982) The multiple sleep latency test: what does it measure? Sleep 5(Suppl 2):S67–S72PubMedGoogle Scholar
  8. 8.
    Cohen J (1960) A coefficient of agreement for nominal scales. Educ Psychol Meas 70:213–220Google Scholar
  9. 9.
    Danker-Hopfe H, Kraemer S, Dorn H, Schmidt A, Ehlert I, Herrmann WM (2001) Time-of-day variations in different measures of sleepiness (MSLT, pupillography, and SSS) and their interrelations. Psychophysiology 38(5):828–835PubMedCrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    Guski R (1991) Zum Anspruch auf Ruhe beim Wohnen. Zeitschrift für Lärmbekämpfung 38:61–65Google Scholar
  11. 11.
    Lowenstein O, Feinberg R, Loewenfeld IE (1963) Pupillary movements during acute and chronic fatigue. Invest Ophthalmol Vis Sci 2(2):138–157Google Scholar
  12. 12.
    Ludtke H, Körner A, Wilhelm B, Wilhelm H (2000) Reproduzierbarkeit des pupillographischen Schläfrigkeitstests bei gesunden Männern. Somnologie 4(4):170–172CrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    Ludtke H, Wilhelm B, Adler M, Schaeffel F, Wilhelm H (1998) Mathematical procedures in data recording and processing of pupillary fatigue waves. Vision Res 38(19):2889–2896PubMedCrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    Marks A, Griefahn B, Basner M (2008) Event-related awakenings caused by nocturnal transportation noise. Noise Contr Eng J 56(1):52–62CrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    Meier U (2004) Das Schlafverhalten der deutschen Bevölkerung – eine repräsentative Studie. Somnologie 8(3):87–94CrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    Merritt SL, Schnyders HC, Patel M, Basner RC, O‘Neill W (2004) Pupil staging and EEG measurement of sleepiness. Int J Psychophysiol 52(1):97–112PubMedCrossRefGoogle Scholar
  17. 17.
    Möller M, Schläfke ME, Schäfer T (2002) On the influence of pretest conditions on the reproducibility of the pupillographic sleepiness test. Somnologie 6(2):75–78CrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    Muzet A (2007) Environmental noise, sleep and health. Sleep Med Rev 11(2):135–142PubMedCrossRefGoogle Scholar
  19. 19.
    Oswald I, Taylor AM, Treisman M (1960) Discriminative responses to stimulation during human sleep. Brain 83:440–453PubMedCrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    Rechtschaffen A, Kales A, Berger RJ, Dement WC, Jacobsen A, Johnson LC, Jouvet M, Monroe LJ, Oswald I, Roffwarg HP, Roth B, Walter RD (1968) A manual of standardized terminology, techniques and scoring system for sleep stages of human subjects. Public Health Service, U.S. Government, Printing Office, Washington, D.C.Google Scholar
  21. 21.
    Samel A, Basner M (2005) Extrinsische Schlafstörungen und Lärmwirkungen. Somnologie 9(2):58–67CrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    Samn SW, Pirelli LP (1982) Estimating aircrew fatigue: A technique with application to airlift operations. USAF School of Medicine, Brooks AFB, TX, Technical Report SAM-TR-82-21Google Scholar
  23. 23.
    Schmidt HS (1982) Pupillometric assessment of disorders of arousal. Sleep 5(Suppl 2):S157–S164PubMedGoogle Scholar
  24. 24.
    Tassi P, Muzet A (2000) Sleep inertia. Sleep Med Rev 4(4):341–353PubMedCrossRefGoogle Scholar
  25. 25.
    Wilhelm B, Giedke H, Ludtke H, Bittner E, Hofmann A, Wilhelm H (2001) Daytime variations in central nervous system activation measured by a pupillographic sleepiness test. J Sleep Res 10(1):1–7PubMedCrossRefGoogle Scholar
  26. 26.
    Wilhelm B, Körner A, Heldmaier K, Moll K, Wilhelm W, Lüdtke H (2001) Normwerte des pupillographischen Schläfrigkeitstests für Frauen und Männer zwischen 20 und 60 Jahren. Somnologie 5(3):115–120CrossRefGoogle Scholar
  27. 27.
    Wilhelm B, Neugebauer P, Lüdtke H, Hohenstein E, Ederle K, Wilhelm H (1999) Pupillographischer Schläfrigkeitstest zur Therapiekontrolle beim Schlafapnoe-Syndrom nach drei Monaten nächtlicher Beatmung. Somnologie 3(2):53–56CrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    Wilhelm B, Rühle KH, Widmaier D, Lüdtke H, Wilhelm H (1998) Objektivierung von Schweregrad und Therapierfolg beim obstruktiven Schlafapnoe- Syndrom mit dem pupillographischen Schläfrigkeitstest. Somnologie 2(2):51–57CrossRefGoogle Scholar
  29. 29.
    Wilhelm B, Wilhelm H, Ludtke H, Streicher P, Adler M (1998) Pupillographic assessment of sleepiness in sleep-deprived healthy subjects. Sleep 21(3):258–265PubMedGoogle Scholar
  30. 30.
    Wilhelm H, Ludtke H, Wilhelm B (1998) Pupillographic sleepiness testing in hypersomniacs and normals. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 236(10):725–729PubMedCrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Steinkopff-Verlag 2008

Authors and Affiliations

  1. 1.German Aerospace Center (DLR)Institute of Aerospace MedicineKölnGermany

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