Untersuchung, wie Schlaf nach dem Training das Erlernen einer motorischen Fähigkeit bei Personen mit Hirnverletzung beeinflussen kann

Das prozedurale Gedächtnis ist für die Wirksamkeit der Rehabilitation nach einem Schädel-Hirn-Trauma (TBI) von entscheidender Bedeutung. Insbesondere während der Rehabilitation müssen Personen mit SHT viele motorische Fähigkeiten neu erlernen, die mit Aktivitäten des täglichen Lebens verbunden sind, um die funktionellen Ergebnisse zu verbessern. Neue Forschungsergebnisse zur Neuroplastizität nach Hirnschäden beginnen unser Verständnis der Prinzipien des motorischen Lernens und ihrer Interaktion mit dem Training, das in der Neurorehabilitation stattfindet, zu erweitern.

Es gibt eine starke Beweislage, die die Bedeutung des Schlafs für das prozedurale Lernen bei gesunden Personen zeigt. Innerhalb dieser Forschungsgruppe zu Schlaf und prozeduralem Lernen gibt es substanzielle Beweise, die eine schlafabhängige Neuroplastizität belegen. Teilnehmer, die an einer motorischen Lernaufgabe trainiert wurden, zeigen erwartungsgemäß Verbesserungen über den Trainingszeitraum. Bei einem erneuten Test nach einer Schlafperiode ist die Leistung jedoch signifikant besser als bei einem erneuten Test nach einer äquivalenten Wachzeit. Die tatsächliche Verbesserung einer erlernten motorischen Fertigkeit ohne zusätzliche Übungsversuche legt nahe, dass man die zum Erlernen einer motorischen Fertigkeit erforderliche Zeit verkürzen kann, indem man nach einer Trainingsperiode ein Mittagsschläfchen einlegt. Die Implikationen dieser Ergebnisse können bahnbrechend sein, wenn sie auf die Rehabilitation von Hirnverletzungen angewendet werden, wo das motorische Lernen ein Hauptaugenmerk von Physio- und Ergotherapien sein kann. Es gibt Hinweise auf einen positiven Einfluss des Schlafs auf das prozedurale Gedächtnis und den Rehabilitationsfortschritt bei älteren Personen nach einem Schlaganfall, und die Forscher verfügen über Pilotdaten, die einen erheblichen positiven Effekt eines Nickerchens nach dem Training auf das motorische Lernen in einer Stichprobe mit erworbener Hirnverletzung zeigen. Die neuronalen Mechanismen, die an diesem Prozess nach einer traumatischen Hirnverletzung beteiligt sind, sind jedoch weniger verstanden.

Bei gesunden Personen gibt es zahlreiche Studien, die neuronale Biomarker untersuchen, die die Wirkung des Schlafs auf das motorische Lernen quantifizieren können. Studien haben berichtet, dass Veränderungen in der Schlafphysiologie und neuralen Aktivierung nach dem Training mit dem Grad der Verbesserung bei Post-Interventionstests korrelieren. Studien zeigten, dass nach einem Nickerchen von 60-90 Minuten die Leistungsgeschwindigkeit gesteigert wurde und der Grad der Steigerung mit der Dauer des NREM-Schlafs der Stufe 2 (Non-Rapid-Eye-Movement) verbunden war. Diese Beziehung zum NREM-Schlaf der Stufe 2 wurde auch nach einem 20-minütigen Nickerchen gezeigt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Veränderungen der neuralen Aktivierung im Striatum ausgeprägter sind, wenn Personen nach dem Training schlafen, als wenn sie wach bleiben. In einer anderen Studie, in der zwischen Training und Wiederholungstest eine Nacht geschlafen wurde, korrelierten Veränderungen der Striatalaktivität mit Leistungszuwächsen bei der motorischen Lernaufgabe. Diese Studie zeigte auch Hinweise auf EEG-Veränderungen während des Schlafs nach der Trainingsperiode in Bezug auf die Höhe der Schlafspindelaktivität, eine Wellenform, die mit NREM-Schlaf im Stadium 2 verbunden ist.

Während unsere vorläufigen Ergebnisse Hinweise auf motorisches Offline-Lernen nach einem Nickerchen bei Personen mit erworbener Hirnverletzung zeigen, fehlt es an Forschung zu den Wirkmechanismen, die diese Reaktion bei Personen mit TBI antreiben. Ein besseres Verständnis der Neurophysiologie und ihres Einflusses auf das Ausmaß der Wirkung ist ein entscheidender Schritt bei der Bestimmung, welche Personen wahrscheinlich von dieser Verhaltensintervention profitieren würden.

Spezifisches Ziel 1 – Verhaltensintervention: Zeigen Sie bei einer Stichprobe von Personen mit TBI, die in der Gemeinde leben, eine größere Verbesserung bei einer Lernaufgabe für motorische Sequenzen nach einem Nickerchen am Tag im Vergleich zu einer entsprechenden Zeit, die wach und ausgeruht verbracht wird. Dieses Ziel wird auch die individuellen Unterschiede in Bezug auf Demografie und Verletzungsmerkmale untersuchen, die zum Ausmaß des Effekts beitragen.

Hypothese 1. Personen, die nach einer Trainingsperiode bei der Lernaufgabe der motorischen Sequenz ein Nickerchen gemacht haben, werden eine größere Verbesserung in Geschwindigkeit und Genauigkeit vom Ende des Trainings bis zum erneuten Test nach dem Nickerchen zeigen.

Forschungsfrage 1. Wie korreliert das Ausmaß des Effekts mit demografischen Faktoren und Verletzungsmerkmalen? Spezifisches Ziel 2 – Funktionelle Neuroimaging: Untersuchung der neuronalen Korrelate des motorischen Offline-Lernens bei Personen mit SHT, die nach dem Training der Lernaufgabe für motorische Sequenzen mit funktioneller MRT ein Nickerchen gemacht hatten, im Vergleich zu einer Kontrollgruppe, die eine äquivalente Zeitspanne erhielt wach.

Hypothese 2. Individuen in der Nickerchen-Gruppe zeigen deutlichere Veränderungen in der Aktivierung innerhalb des Striatums und des motorischen Cortex im Vergleich zu jenen, die wach und ausgeruht blieben.

Spezifisches Ziel 3 – Schlafphysiologie: Untersuchung von Aspekten des Schlafes der Stufe 2, die mit Leistungszuwächsen (Dauer der Stufe 2 und Grad der Spindelaktivität) verbunden sind, die während der Mittagsruhe nach dem Training auftreten.

Hypothese 3a. Unter den Teilnehmern der Nickerchengruppe wird es eine signifikante positive Korrelation zwischen dem Grad der Verbesserung und der Dauer des Schlafs in Stufe 2 geben.

Hypothese 3b. Unter den Teilnehmern der Nickerchengruppe wird es eine signifikante positive Korrelation zwischen dem Grad der Verbesserung und der Dichte der Schlafspindeln geben.