Undersøgelse af, hvordan søvn efter træning kan påvirke indlæringen af ​​en motorisk færdighed hos personer med hjerneskade

Procedurel hukommelse er af afgørende betydning for effektiviteten af ​​rehabilitering efter traumatisk hjerneskade (TBI). Specifikt under rehabilitering skal personer med TBI gen-lære mange motoriske færdigheder forbundet med aktiviteter i dagligdagen for at forbedre funktionelle resultater. Ny forskning i neuroplasticitet efter hjerneskade begynder at øge vores forståelse af motoriske læringsprincipper, og hvordan de interagerer med den træning, der finder sted i neurorehabilitering.

Der er en stærk mængde beviser, der viser vigtigheden af ​​søvn i proceduremæssig læring blandt raske individer. Inden for denne mængde forskning om søvn og proceduremæssig læring er der væsentlige beviser, der viser søvnafhængig neuroplasticitet. Deltagere, der er trænet i en motorisk læringsopgave, viser som forventet forbedringer i løbet af træningsperioden. Men når den testes igen efter en periode med søvn, er ydeevnen betydeligt bedre end ved gentestning efter en tilsvarende periode vågen. Den faktiske forbedring af en indlært motorisk færdighed i mangel af yderligere øvelsesforsøg tyder på, at man kan reducere den tid, der er nødvendig for at lære en motorisk færdighed, ved at inkorporere en lur i dagtimerne efter en periode med træning. Implikationerne af disse resultater kan være banebrydende, når de anvendes til hjerneskaderehabilitering, hvor motorisk læring kan være et hovedfokus for fysiske og erhvervsmæssige terapier. Der er tegn på en positiv indvirkning af søvn på proceduremæssig hukommelse og rehabiliteringsfremskridt blandt ældre personer efter slagtilfælde, og efterforskerne har pilotdata, der viser en væsentlig positiv effekt af en lur efter træning på motorisk læring i en prøve af erhvervet hjerneskade. Imidlertid er de neurale mekanismer involveret i denne proces efter traumatisk hjerneskade mindre forstået.

Blandt raske individer er der talrige undersøgelser, der undersøger neurale biomarkører, der kan kvantificere søvnens effekt på motorisk læring. Undersøgelser har rapporteret, at ændringer i søvnfysiologi og neural aktivering efter træning korrelerer med graden af ​​forbedring ved post-interventionstest. Undersøgelser viste, at efter en lur på 60-90 minutter blev præstationshastigheden forbedret, og graden af ​​forbedring var forbundet med varigheden af ​​fase 2-søvn med ikke-hurtige øjenbevægelser (NREM). Dette forhold til fase 2 NREM-søvn er også blevet vist efter en 20-minutters lur. Derudover har ændringer i neural aktivering i striatum vist sig at være mere udtalte, når individer sov efter træning, end når de forblev vågne. I en anden undersøgelse, hvor en nats søvn fandt sted mellem træning og gentest, var ændringer i striatal aktivitet korreleret med præstationsgevinster på den motoriske læringsopgave. Denne undersøgelse viste også tegn på EEG-ændringer under søvn efter træningsperioden i mængden af ​​søvn-spindelaktivitet, en bølgeform forbundet med fase 2 NREM-søvn.

Mens vores foreløbige resultater viser tegn på off-line motorisk læring efter en lur blandt individer med erhvervet hjerneskade, mangler forskning i de virkningsmekanismer, der driver denne reaktion blandt individer med TBI. En bedre forståelse af neurofysiologi og dens indflydelse på effektens størrelse er et afgørende skridt i at bestemme, hvilke personer der sandsynligvis vil drage fordel af denne adfærdsmæssige intervention.

Specifikt mål 1-Behavioural Intervention: I en prøve af individer med TBI, der bor i samfundet, demonstrere større forbedring af en motorisk sekvensindlæringsopgave efter en lur i dagtimerne sammenlignet med en tilsvarende tid brugt vågen og hvilende. Dette mål vil også undersøge de individuelle forskelle med hensyn til demografi og skadekarakteristika, der bidrager til effektens størrelse.

Hypotese 1. Individer, der udsættes for en lur efter en periode med træning i den motoriske sekvensindlæringsopgave, vil demonstrere større forbedring i hastighed og nøjagtighed fra slutningen af ​​træningen til gentesten efter lur.

Forskningsspørgsmål 1. Hvordan hænger størrelsen af ​​effekten sammen med demografiske faktorer og skadekarakteristika? Specifikt mål 2-Functional Neuroimaging: At undersøge de neurale korrelater af off-line motorisk læring blandt personer med TBI, som fik en lur efter træning i motorsekvensindlæringsopgaven ved hjælp af funktionel MR sammenlignet med en kontrolgruppe, der modtog en tilsvarende tidsperiode vågen.

Hypotese 2. Individer i lurgruppen vil vise mere udtalte ændringer i aktivering i striatum og motorisk cortex sammenlignet med dem, der forblev vågne og hvilede.

Specifikt formål 3-søvnfysiologi: At undersøge aspekter af søvnstadie 2, der er forbundet med præstationsgevinster (varighed af stadie 2 og graden af ​​spindelaktivitet), der forekommer i lurperioden efter træning.

Hypotese 3a. Blandt deltagerne i lurgruppen vil der være en signifikant positiv sammenhæng mellem graden af ​​forbedring og varigheden af ​​trin 2 søvn.

Hypotese 3b. Blandt deltagerne i lurgruppen vil der være en signifikant positiv sammenhæng mellem graden af ​​forbedring og tætheden af ​​søvnspindler.