УДК

[612.563+612.53](98)

DOI

10.37482/2687-1491-Z082

Сведения об авторах

А.И. Насутион*/** ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1742-0362
М.Н. Панков*/*** ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3293-5751
А.Б. Кирьянов* ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5594-6624

*Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова (г. Архангельск)
**Университет Сиа Куала (г. Банда Ачех, Индонезия)
***Северный государственный медицинский университет (г. Архангельск)

Аннотация

Научные работы, в которых объясняется влияние факторов окружающей среды Арктики на проведение исследований с использованием метода инфракрасной термографии, на данный момент немногочисленны. Цель данной статьи – рассмотреть циркадные ритмы, которые могут влиять как на выполнение анализа, так и на интерпретацию результатов инфракрасной термографии в Арктике. Изучены научные работы, опубликованные в период с 1981 по 2019 год. Статьи были идентифицированы с помощью поисковых систем PubMed посредством систематического онлайн-поиска в базе данных по ключевым словам «инфракрасная термография» и с использованием системы PRISMA. После изучения аннотаций к подходящим статьям с полным доступом было отобрано более 80 работ, из них 15 российских, 11 канадских, 3 финских, 40 американских, 2 норвежские, 6 шведских и 4 датских. После проверки материалов и методов в данных статьях на предмет соответствия области применения (медицина и стоматология) 12 статей были признаны полностью отвечающими критериям отбора для данного исследования. Их анализ показал, что, учитывая влияние различной освещенности и продолжительности дня в Арктике, можно отметить три регулятора циркадного ритма, обусловливающих физиологическое изменение его активности: свет достаточной интенсивности, супрахиазматические ядра и нейромедиаторы. Их влияние часто снижается летом и связано с  изменением температуры кожи. Исследователям необходимо учитывать время дня, сезон и режим сна обследуемого для определения необходимости его включения или исключения из выборки, чтобы провести точное измерение температуры методом инфракрасной термографии.

---

¹Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта регионального конкурса «Молодые ученые Поморья» (проект № 01-2021а, договор № 01ф-02-08/495 от 31 мая 2021 г.).
Ответственный за переписку: Панков Михаил Николаевич, адрес: 163015, Архангельск, ул. Чкалова, 21/11, e-mail: m.pankov@narfu.ru
Для цитирования: Насутион А.И., Панков М.Н., Кирьянов А.Б. Circadian Rhythm Factor in the Analysis and Interpretation of Infrared Thermography Results in the Arctic (Review) = Роль циркадных ритмов в анализе и интерпретации результатов инфракрасной термографии в Арктике (обзор) // Журн. мед.-биол. исследований. 2021. Т. 9, № 4. С. 444–453. DOI: 10.37482/2687-1491-Z082

Ключевые слова

Арктика, циркадные ритмы, инфракрасная термография, интенсивность света, мелатонин, нейромедиатор, супрахиазматические ядра

Список литературы

1. Romanovsky A.A. Skin Temperature: Its Role in Thermoregulation // Acta Physiol. (Oxf.). 2014. Vol. 210. P. 498–507. DOI: 10.1111/apha.12231

2. Lahiri B.B., Bagavathiappan S., Jayakumar T., Philip J. Medical Applications of Infrared Thermography: A Review // Infrared Phys. Technol. 2012. Vol. 55, № 1. P. 221–235. DOI: 10.1016/j.infrared.2012.03.007

3. Кожевникова И.С., Ермошина Н.А., Панков М.Н. Методы анализа и интерпретации термоизображений в медицинской диагностике // Биомед. радиоэлектроника. 2017. № 3. С. 22–31.

4. Шейко Е.А., Козель Ю.Ю., Триандафилиди Е.И., Шихлярова А.И. Дистанционная инфракрасная термография как вспомогательный метод в диагностике и лечении гемангиом у детей до года // Международ. журн. приклад. и фундам. исследований. 2015. № 9-2. Р. 302–304.

5. Hedlund C., Blomstedt Y., Schumann B. Association of Climatic Factors with Infectious Diseases in the Arctic and Subarctic Region: A Systematic Review // Glob. Health Action. 2014. № 7. Art. № 24161. DOI: 10.3402/gha.v7.24161

6. Насутион А.И., Панков М.Н., Кирьянов А.Б., Старцева Л.Ф. Influence of Shivering, Hypothermia and Circadian Rhythms on the Features of Research Using Infrared Thermography in the Arctic (Review) = Влияние дрожи, гипотермии и циркадного ритма на особенности проведения исследований с помощью метода инфракрасной термографии в условиях Арктики (обзор) // Журн. мед.-биол. исследований. 2020. Т. 8, № 1. С. 89–98. DOI: 10.17238/issn2542-1298.2020.8.1.89

7. Arendt J. Biological Rhythms During Residence in Polar Regions // Chronobiol. Int. 2012. Vol. 29, № 4. Р. 379–394. DOI: 10.3109/07420528.2012.668997

8. Niedzielska I., Pawelec S., Puszczewicz Z. The Employment of Thermographic Examinations in the Diagnostics of Diseases of the Paranasal Sinuses // Dentomaxillofac. Radiol. 2017. Vol. 46, № 6. Art. № 20160367. DOI: 10.1259/dmfr.20160367

9. Cardone D., Merla A. New Frontiers for Applications of Thermal Infrared Imaging Devices: Computational Psychophysiology in the Neurosciences // Sensors (Basel). 2017. Vol. 17, № 5. Art. № 1042. DOI: 10.3390/s17051042

10. Priego Quesada J.I., Martínez Guillamón N., Cibrián Ortiz de Anda R.M., Psikuta A., Annaheim S., Rossi R.M., Corberán Salvador J.M., Pérez-Soriano P., Salvador Palmer R. Effect of Perspiration on Skin Temperature Measurements by Infrared Thermography and Contact Thermometry During Aerobic Cycling // Infrared Phys. Technol. 2015. Vol. 72. P. 68–76. DOI: 10.1016/j.infrared.2015.07.008

11. Carpes F.P., Mello-Carpes P.B., Priego Quesada J.I., Pérez-Soriano P., Salvador Palmer R., Ortiz de Anda R.M.C. Insights on the Use of Thermography in Human Physiology Practical Classes // Adv. Physiol. Educ. 2018. Vol. 42, № 3. P. 521–525. DOI: 10.1152/advan.00118.2018

12. Friborg O., Bjorvatn B., Amponsah B., Pallesen S. Associations Between Seasonal Variations in Day Length (Photoperiod), Sleep Timing, Sleep Quality and Mood: A Comparison Between Ghana (5°) and Norway (69°) // J. Sleep Res. 2012. Vol. 21, № 2. P. 176–184. DOI: 10.1111/j.1365-2869.2011.00982.x

13. Bano-Otalora B., Martial F., Harding C., Bechtold D.A., Allen A.E., Brown T.M., Belle M.D.C., Lucas R.J. Daytime Light Enhances the Amplitude of Circadian Output in a Diurnal Mammal // bioRxiv. 2020. DOI: 10.1101/2020.06.22.164194

14. American Academy of Thermology – AAT. Guidelines for Dental-Oral and Systemic Health Infrared Thermography // Pan Am. J. Med. Thermol. 2015. Vol. 2, № 1. P. 44–53. DOI: 10.18073/2358-4696/pajmt.v2n1p44-53

15. Francis G., Bishop L., Luke C., Middleton B., Williams P., Arendt J. Sleep During the Antarctic Winter: Preliminary Observations on Changing the Spectral Composition of Artificial Light // J. Sleep Res. 2008. Vol. 17. P. 354–360. DOI: 10.1111/j.1365-2869.2008.00664.x

16. Kawasaki A., Wisniewski S., Healey B., Pattyn N., Kunz D., Basner M., Münch M. Impact of Long-Term Daylight Deprivation on Retinal Light Sensitivity, Circadian Rhythms and Sleep During the Antarctic Winter // Sci. Rep. 2018. Vol. 8. Art. № 16185. DOI: 10.1038/s41598-018-33450-7

17. Harding E.C., Franks N.P., Wisden W. The Temperature Dependence of Sleep // Front. Neurosci. 2019. Vol. 13. Art. № 336. DOI: 10.3389/fnins.2019.00336

18. Czeisler C., Buxton O.M., Khalsa S.B.S. The Human Circadian Timing System and Sleep-Wake Regulation // Principles and Practice of Sleep Medicine / ed. by M.H. Kryger, T. Roth, W.C. Dement. Philadelphia, 2005. P. 375–394.

19. Lucas R.J., Peirson S.N., Berson D.M., Brown T.M., Cooper H.M., Czeisler C.A., Figueiro M.G., Gamlin P.D., Lockley S.W., O’Hagan J.B., Price L.L., Provencio I., Skene D.J., Brainard G.C. Measuring and Using Light in the Melanopsin Age // Trends Neurosci. 2014. Vol. 37, № 1. Р. 1–9. DOI: 10.1016/j.tins.2013.10.004

20. Fernández-Cuevas I., Bouzas Marins J.C., Arnáiz Lastras J., Gómez Carmona P.M., Piñonosa Cano S., García-Concepción M.Á., Sillero-Quintana M. Classification of Factors Influencing the Use of Infrared Thermography in Humans: A Review // Infrared Phys. Technol. 2015. Vol. 71. P. 28–55. DOI: 10.1016/j.infrared.2015.02.007

21. Nasution A.I., Pankov M.N. The Advantage and Basic Approach of Infrared Thermography in Dentistry // J. Int. Dent. Med. Res. 2020. Vol. 13, № 2. Р. 731–737.

22. Bhowmik M.K., Bardhan S., Das K., Bhattacharjee D., Nath S. Pain Related Inflammation Analysis Using Infrared Images // Thermosense: Thermal Infrared Applications XXXVIII. SPIE, 2016. Vol. 9861. Art. № 986116. DOI: 10.1117/12.2223425

23. Reghunandanan V., Reghunandanan R. Neurotransmitters of the Suprachiasmatic Nuclei // J. Circadian Rhythms. 2006. Vol. 4. Art. № 2. DOI: 10.1186/1740-3391-4-2

24. Menet J., Vuillez P., Jacob N., Pévet P. Intergeniculate Leaflets Lesion Delays but Does Not Prevent the Integration of Photoperiodic Change by the Suprachiasmatic Nuclei // Brain Res. 2001. Vol. 906, № 1-2. P. 176–179. DOI: 10.1016/s0006-8993(01)02518-5

25. Jones J.R., Simon T., Lones L., Herzog E.D. SCN VIP Neurons Are Essential for Normal Light-Mediated Resetting of the Circadian System // J. Neurosci. 2018. Vol. 38, № 37. P. 7986–7995. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1322-18.2018

26. Mieda M. The Network Mechanism of the Central Circadian Pacemaker of the SCN: Do AVP Neurons Play a More Critical Role Than Expected? // Front. Neurosci. 2019. Vol. 13. Art. № 139. DOI: 10.3389/fnins.2019.00139

27. Okamoto-Mizuno K., Mizuno K. Effects of Thermal Environment on Sleep and Circadian Rhythm // J. Physiol. Anthropol. 2012. Vol. 31. Art. № 14. DOI: 10.1186/1880-6805-31-14

28. Zisapel N. New Perspectives on the Role of Melatonin in Human Sleep, Circadian Rhythms and Their Regulation // Br. J. Pharmacol. 2018. Vol. 175, № 16. Р. 3190–3199. DOI: 10.1111/bph.14116

29. Danilenko K.V., Kobelev E., Semenova E.A., Aftanas L.I. Summer-Winter Difference in 24-h Melatonin Rhythms in Subjects on a 5-Workdays Schedule in Siberia Without Daylight Saving Time Transitions // Physiol. Behav. 2019. Vol. 212. Art. № 112686. DOI: 10.1016/j.physbeh.2019.112686

30. Kräuchi K., Cajochen C., Wirz-Justice A. Circadian and Homeostatic Regulation of Core Body Temperature and Alertness in Humans: What Is the Role of Melatonin? // Circadian Clocks and Entrainment / ed. by K.-I. Honma, S. Honma. Vol. 7. Sapporo: Hokkaido University Press, 1998. P. 131–146.