Zkoumání toho, jak může spánek po tréninku ovlivnit učení motorických dovedností u jedinců s poraněním mozku

Procedurální paměť je životně důležitá pro účinnost rehabilitace po traumatickém poranění mozku (TBI). Konkrétně se během rehabilitace musí osoby s TBI znovu naučit mnoho motorických dovedností spojených s činnostmi každodenního života, aby se zlepšily funkční výsledky. Rozvíjející se výzkum neuroplasticity po poškození mozku začíná zvyšovat naše chápání principů motorického učení a toho, jak interagují s tréninkem, který probíhá v neurorehabilitaci.

Existuje mnoho důkazů o důležitosti spánku v procesním učení u zdravých jedinců. V rámci tohoto souboru výzkumu spánku a procedurálního učení existují podstatné důkazy prokazující neuroplasticitu závislou na spánku. Účastníci trénovaní na úkol motorického učení vykazují během tréninkového období podle očekávání zlepšení. Při opětovném testování po určité době spánku je však výkon výrazně lepší než při opakovaném testování po ekvivalentní době bdění. Skutečné zlepšení naučených motorických dovedností v nepřítomnosti dalších praktických zkoušek naznačuje, že lze zkrátit dobu potřebnou k naučení motorických dovedností začleněním denního spánku po určité době tréninku. Důsledky těchto zjištění mohou být průlomové při aplikaci na rehabilitaci poranění mozku, kde může být motorické učení hlavním cílem fyzikálních a pracovních terapií. Existují důkazy o pozitivním vlivu spánku na procedurální paměť a pokrok v rehabilitaci u starších jedinců po cévní mozkové příhodě a výzkumníci mají pilotní data ukazující podstatný pozitivní vliv potréninkového spánku na motorické učení u získaného vzorku poranění mozku. Nervové mechanismy zapojené do tohoto procesu po traumatickém poranění mozku jsou však méně pochopeny.

Mezi zdravými jedinci existují četné studie zkoumající nervové biomarkery, které mohou kvantifikovat účinek spánku na motorické učení. Studie uvádějí, že změny ve fyziologii spánku a nervové aktivaci po tréninku korelují se stupněm zlepšení při testování po intervence. Studie ukázaly, že po zdřímnutí 60–90 minut se rychlost výkonu zvýšila a stupeň zlepšení byl spojen s délkou spánku fáze 2 bez rychlého pohybu očí (NREM). Tento vztah se spánkem NREM fáze 2 byl také prokázán po 20minutovém spánku. Navíc bylo zjištěno, že změny v nervové aktivaci ve striatu jsou výraznější, když jedinci po tréninku spali, než když zůstali vzhůru. V jiné studii, ve které došlo k noci spánku mezi tréninkem a opakovaným testem, korelovaly změny ve striatální aktivitě se zvýšením výkonu v úloze motorického učení. Tato studie také prokázala změny EEG během spánku po tréninkovém období v množství aktivity spánek-vřeteno, což je křivka spojená se spánkem NREM fáze 2.

Zatímco naše předběžná zjištění ukazují důkazy o off-line motorickém učení po zdřímnutí u jedinců se získaným poraněním mozku, chybí výzkum mechanismů působení, které tuto reakci u jedinců s TBI řídí. Lepší pochopení neurofyziologie a jejího vlivu na velikost účinku je zásadním krokem při určování, kteří jedinci by pravděpodobně měli prospěch z této behaviorální intervence.

Specifický cíl 1 – Behaviorální intervence: U vzorku jedinců s TBI žijících v komunitě prokázat větší zlepšení v úkolu učení motorické sekvence po denním spánku ve srovnání s ekvivalentní dobou strávenou vzhůru a odpočinkem. Tento cíl také prozkoumá individuální rozdíly z hlediska demografie a charakteristik zranění, které přispívají k velikosti účinku.

Hypotéza 1. Jedinci vystavení zdřímnutí po období tréninku úkolu učení motorické sekvence prokáží větší zlepšení v rychlosti a přesnosti od konce tréninku až po opakované testování po zdřímnutí.

Výzkumná otázka 1. Jak koreluje velikost účinku s demografickými faktory a charakteristikami zranění? Specifický cíl 2-funkční neurozobrazování: Zkoumat nervové koreláty off-line motorického učení mezi jednotlivci s TBI, kteří si po nácviku učení motorické sekvence pomocí funkčního MRI zdřímli ve srovnání s kontrolní skupinou, která dostávala ekvivalentní časové období probudit.

Hypotéza 2. Jedinci ve skupině zdřímnutí budou vykazovat výraznější změny v aktivaci ve striatu a motorickém kortexu ve srovnání s těmi, kteří zůstali vzhůru a odpočívali.

Specifický cíl Fyziologie 3 spánku: Prozkoumat aspekty spánku 2. stupně spojené s nárůstem výkonu (doba trvání 2. stupně a stupeň aktivity vřetena), ke kterému dochází během období spánku po tréninku.

Hypotéza 3a. Mezi účastníky ve skupině zdřímnutí bude existovat významná pozitivní korelace mezi stupněm zlepšení a délkou spánku fáze 2.

Hypotéza 3b. Mezi účastníky ve skupině zdřímnutí bude existovat významná pozitivní korelace mezi stupněm zlepšení a hustotou spánkových vřetének.