Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Nawigacja okruszkowa Nawigacja okruszkowa

Nawigacja Nawigacja

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Spać, czy nie spać – oto jest pytanie

Spać, czy nie spać – oto jest pytanie

O tym, że sen jest ważny dla zdrowia człowieka wiemy intuicyjnie. Nierzadko mogliśmy odczuć na własnej skórze rezultaty niedospania – gorsza koncentracja, wolniejszy czas reakcji czy uczucie niemożności podjęcia intensywniejszych aktywności – to tylko niektóre skutki sennych niedoborów. Obecne dane szacunkowe wskazują na to, że chroniczny niedobór snu to problem co czwartego Polaka. Okazuje się również, że – paradoksalnie – niedosypianie przyczynia się do zaburzania okresów odpoczynku.

W jaki sposób chroniczny deficyt snu wpływa na zachowania neurologiczne? Jak przeprowadza się badania, które stawiają sobie za cel odpowiedź na to pytanie? Na ile można oszacować ich prawidłowość? Dr Jeremi Ochab z Zakładu Teorii Układów Złożonych Instytutu Fizyki UJ wyjaśnia nam, jak analityczne metody wykorzystywane w fizyce statystycznej wspomagają kluczowe zagadnienia psychofizjologii.

Aktywność nadgarstka kluczowym wyznacznikiem

Badanie prowadzone wspólnie przez naukowców z Zespołu Zakładów Fizyki Teoretycznej Instytutu Fizyki UJ oraz  Zakładu Neurokognitywistyki i Neuroergonomii Instytutu Psychologii Stosowanej UJ, polegało na zastosowaniu specjalnej bransoletki, tzw. aktigrafu, mierzącego siłę i częstotliwość ruchów nadgarstka ręki niedominującej. O jej założenie poproszono kilkadziesiąt osób – urządzenie rejestrowało ich aktywność przez kilka kolejnych dób tworząc zindywidualizowany wykres aktywności każdego badanego w sytuacji, kiedy jego potrzeby regeneracyjne były w pełni zaspokojone. Będąc już w posiadaniu tych danych, w dalszym kroku naukowcy polecali ograniczenie czasu snu o 30% przez kolejnych dziesięć dni, a następnie zestawiali wszelkie różnice pomiarowe rejestrowane przez aktigrafy. W zasadzie już po trzech, czterech dniach drugiego etapu badań u wszystkich osób uwydatniały się efekty uboczne – tłumaczy dr Ochab. Spadek nastroju, utrudniona kontrola nad popadaniem w sen w ciągu dnia czy uczucie chłodu, to tylko niektóre przypadłości, z którymi musieli borykać się badani – dodaje. Po zakończeniu tego najtrudniejszego etapu, czyli po upływie dziesięciu dni, przez kolejny tydzień osoby uczestniczące w eksperymencie mogły ponownie wysypiać się wedle swoich potrzeb. Głównym przedmiotem badawczym – oprócz samych różnic pomiędzy odczytem aktigrafów w obu fazach – było oszacowanie tego, czy i jak badani „wracali do siebie” po etapie niedosypiania

Nie śpisz – nie działasz

Dane z aktigrafów w cyklu niedosypiania jednoznacznie wykazały, że o ile w przypadku faz aktywności trudno stwierdzić jakiekolwiek istotne różnice pomiarowe, o tyle w czasie, kiedy badani popadali w stan bezczynności, np. oglądając TV, mierzona częstotliwość i siła ruchów nadgarstka zmieniała się w sposób sugerujący, że ich niedosypianie przyczyniło się do częstszego przerywania odpoczynku. Dla zobrazowania sytuacji: jeśli ktoś jest wyspany to na jego 10 ruchów nadgarstka w ciągu 10-minutowego odpoczynku, 9 ruchów nastąpi dopiero w ostatniej minucie. Z kolei niewyspana osoba w takiej samej sytuacji co minutę będzie wykonywać 1 ruch. Koniec końców te 10 minut relaksu będzie podzielone – adekwatnie – na 10 jednominutowych części, a co za tym idzie osoba będzie zdecydowanie mniej zregenerowana.

Aktigrafia miała jednak przede wszystkim wspomagać pomiary EEG rejestrujące zmiany elektrycznej aktywności mózgu. Podczas 21 dni trwania badania uczestnicy codziennie przychodzili do laboratorium na odczyt EEG, który odbywał się w trakcie wykonywanego przez nich zadania i w czasie odpoczynku – wyjaśnia dr Ochab. Samo zadanie, jakiemu były poddane osoby trwało ponad 20 minut i składało się z 400 następujących po sobie, wymagających koncentracji bodźców. Efekty braku snu przyczyniły się do częstego pomijania bodźców, w rezultacie prowadząc do zauważalnego zmniejszenia się poprawności wykonywanego zadania. Co więcej, obniżony wzorzec aktywności neuronalnej wywoływany tymi bodźcami nawet już po powrocie badanych do regularnego dobowego cyklu spania i czuwania nie powrócił do stanu pierwotnego, a więc z okresu przed redukcją snu.

Ciekawą obserwacją jest natomiast fakt, że po około półminutowej przerwie w trakcie wykonywania zadania, respondenci zaczęli dużo szybciej reagować na kilka kolejnych bodźców, którym byli poddawani – mówi dr Ochab. Fakt ten sugeruje, jak ważne są cykliczne przerwy regeneracyjne w trakcie wykonywanej pracy, która wymaga wysokiego poziomu skupienia.

Jakie ma to realne znaczenie w praktyce? W przypadku pracy na stanowiskach cechujących się ciągłą wysoką koncentracją zadaniową, jakim na przykład jest zawód pilota lotniczego, efektywność wykonywanej pracy ma kluczowe zadanie nie tylko dla poprawności jej rezultatów, ale przede wszystkim dla bezpieczeństwa innych osób – wyjaśnia dr Ochab. Taki przypadek bardzo dosadnie pokazuje, jak wielkie znaczenie ma odpowiednia ilość snu.

W dobie szybkiego i intensywnego życia chroniczne niedosypianie nie dziwi już nikogo. Rodzi się więc pytanie, czy na dłuższą metę można się w jakiś sposób do niego dostosować, na przykład rekompensując je zwiększeniem zapotrzebowania na inne potrzeby fizjologiczne. Wydaje się, że jedynym dostosowaniem się do ciągłych długotrwałych niedoborów snu może być tylko… śmierć – półżartem sugeruje dr Ochab. Potwierdzeniem tego stwierdzenia mogą być inne obserwacje badawcze wskazujące na to, że już po tygodniu znacznej redukcji snu, podatność organizmu na infekcje wirusowe wzrasta prawie trzykrotnie [1]!

Skuteczne wspomaganie diagnozy

Odczyty z aktigrafów mogą posłużyć nie tylko do interpretacji zachowań wynikających z deficytów snu. Stosuje się je również we wspomaganiu diagnozy chorób i zaburzeń neuropsychiatrycznych, np. choroby Parkinsona, Alzheimera czy depresji. Dr Ochab wraz z wymienionymi wcześniej zespołami oraz dr. Krzysztofem Gercem z IPS UJ prowadził także badania wykorzystujące dane aktigraficzne do prawidłowego rozpoznania zaburzeń hiperkinetycznych (ADHD) oraz zespołu Aspergera u dzieci w wieku 9—11 lat, wykazując możliwość pomocniczego wykorzystania tej techniki jako niezależnej, obiektywnej miary diagnostycznej.

Aktigraficzne poszukiwanie odbiegających od normy wzorców zachowań wspomagane przez metody uczenia maszynowego jest więc narzędziem umożliwiającym prowadzenie badań neuropsychologicznych na szeroką skalę. W przyszłości mogą przyczynić się one do wsparcia osób wykazujących konkretne przypadłości charakteryzujące się zaburzonym dobowym rytmem snu i czuwania.

[1] H. Armitage, Lack of sleep puts you at higher risk for colds, first experimental study finds, in: "Science", Sept. 2015.

--------------------------------------------

Ciekawe? Zobacz także:

iPlasticity - druga młodość mózgu

Drugi mózg