Effets de la photothérapie Litebook EDGE™ sur les performances scolaires et l'activité cérébrale (LiteBook)

Lorsque les enfants traversent la puberté, le rythme de leur cycle veille-sommeil change et ils ressentent une forte envie de rester debout et de se réveiller tard. Par conséquent, un grand pourcentage d'adolescents normaux arrivent à l'école chaque jour avec une quantité de sommeil insuffisante, ce qui peut nuire considérablement à leurs résultats scolaires.

Un nombre croissant d'études humaines montrent que le sommeil favorise l'apprentissage et la mémoire. A l'inverse, la privation de sommeil a un impact négatif sur les fonctions cognitives et comportementales. Relativement peu d'études ont examiné les effets de la privation de sommeil sur les performances cognitives chez les adolescents. Dans ces études, la privation totale de sommeil était associée à une altération des performances de la mémoire et à une diminution de la vitesse de calcul, tandis que la privation partielle de sommeil était associée à des déficits de raisonnement et de créativité verbale. Par exemple, les adolescents de sexe masculin dormant plus de 8 heures par jour avaient une capacité de raisonnement significativement plus élevée que leurs pairs qui dormaient moins de 8 heures par jour. Certaines études ont rapporté que des processus cognitifs plus simples tels que la mémoire de travail et la vitesse de calcul peuvent ne pas être significativement affectés par une seule nuit de sommeil limitée à 4 à 5 heures. Cependant, même une restriction de sommeil légère d'une heure ou plus, lorsqu'elle persiste plusieurs jours, peut entraîner des problèmes de mémoire aussi graves que ceux observés après une privation totale de sommeil.

La sensibilité du cerveau des adolescents aux troubles subtils du sommeil a été mise en évidence dans une étude où les 12-14 ans étaient autorisés à jouer à des jeux informatiques stimulants ou à regarder la télévision juste avant le coucher. Cette expérience a prolongé la latence du sommeil, augmenté le sommeil de stade 2 et réduit le sommeil à ondes lentes. Ce modeste degré de restriction du sommeil a considérablement altéré la consolidation de la mémoire verbale. La durée de sommeil sous-optimale chez les adolescents était également associée à de mauvaises performances lors d'un test d'apprentissage des chiffres en série lors des séances de test du matin, mais pas lors des séances de l'après-midi. Entre 58 et 68 % des élèves du secondaire interrogés en Ontario déclarent se sentir « vraiment endormis » entre 8 h et 10 h. Ainsi, la réussite dans les cours tôt le matin peut souffrir le plus chez les adolescents privés de sommeil.

Heureusement, le sommeil n'a besoin d'être prolongé que d'une quantité modeste pour améliorer la cognition chez les enfants. Sadeh a montré que les performances sur les tâches de mémoire, d'attention et de vigilance chez les enfants s'amélioraient significativement après 1 heure de prolongation du sommeil sur trois nuits consécutives. Gais et Backhaus ont également montré les effets bénéfiques du sommeil sur la consolidation de la mémoire chez les enfants et les adolescents.

Dans l'ensemble, il existe des preuves scientifiques irréfutables que les écoliers, en particulier les adolescents, sont chroniquement privés de sommeil, que le degré de restriction du sommeil qu'ils subissent exerce des effets démontrables sur l'encodage, la consolidation et la vitesse de traitement de la mémoire, et que même une augmentation modeste du sommeil entraînera des effets mesurables. améliorations de la fonction cognitive. La principale raison pour laquelle les adolescents sont privés de sommeil est due à un retard de phase naturel dans leur horloge biologique, ce qui entraîne une propension à rester debout jusque tard dans la soirée, ce qui est incompatible avec les heures de lever précoce que les écoles exigent généralement. Les traitements par la lumière au moment approprié peuvent faire avancer l'horloge biologique, renversant potentiellement ce problème.

L'hypothèse que les enquêteurs proposent de tester est que l'utilisation matinale constante de l'appareil de luminothérapie lumineuse Litebook Edge™, associée à l'utilisation de deux heures avant le coucher de lunettes bloquant la lumière bleue tout en regardant des écrans vidéo, modifiera la phase circadienne de la cycle veille-sommeil des adolescents normaux. Cela leur permettra à leur tour de s'endormir plus tôt et de recevoir une plus grande quantité de sommeil pendant la semaine scolaire. Par conséquent, ils se réveilleront plus facilement, se sentiront plus éveillés pendant les premiers cours et obtiendront de meilleurs résultats aux tests de performance scolaire, d'attention et de mémoire de travail. La luminothérapie améliorera la connectivité fonctionnelle des régions préfrontales impliquées dans l'attention. Le degré d'amélioration de la cognition, de l'attention et des mesures IRM fonctionnelles et structurelles sera directement lié au temps moyen passé chaque jour à activer (et probablement à utiliser) l'appareil, qui sera la variable indépendante dans les analyses statistiques.

Il s'agit d'une étude à un bras, et tous les participants recevront un traitement actif. L'appareil a été conçu pour surveiller le degré d'utilisation et la principale question statistique est de savoir s'il existe une association significative entre le degré d'utilisation et l'amélioration des mesures de l'éveil, de la vigilance et des performances cognitives.

Cette approche consistant à utiliser la durée d'activation du dispositif comme variable indépendante, dans une petite étude préliminaire, offre plusieurs avantages par rapport à une étude à deux bras comparant la lumière blanche brillante à la lumière rouge placebo ou à un autre type de dispositif mécanique. Premièrement, les mesures de taille d'effet précédemment calculées supposaient que les sujets des deux groupes utiliseraient l'appareil. Il y aura probablement une variabilité significative entre les sujets dans le degré d'utilisation et si seulement une fraction des sujets assignés à l'appareil à lumière vive l'utilisait de manière cohérente, l'impact global serait plus faible et peut-être manqué dans une analyse à deux groupes. L'utilisation de la durée de fonctionnement de l'appareil permettra aux enquêteurs de comparer les sujets qui l'ont utilisé à un degré considérable par rapport aux sujets qui l'utilisent à peine et fournirait probablement une bonne estimation de l'ampleur des avantages découlant des différents degrés d'utilisation.

Ceci est particulièrement important pour la composante de neuroimagerie. Si les enquêteurs comparaient des dispositifs actifs à des dispositifs placebo, alors seulement la moitié des sujets neuroimagés recevraient le dispositif actif, ce qui pourrait laisser les chercheurs comparer les effets avant et après chez seulement 8 à 10 sujets. Dans cette conception révisée, tous les échantillons neuroimagés (n = 16-20) recevraient le traitement actif, ce qui rendrait les comparaisons pré-post plus fortes, en particulier lorsqu'elles sont ajustées en fonction de la durée d'activation du dispositif.

Deuxièmement, l'utilisation de la durée d'activation du dispositif comme variable indépendante facilitera considérablement le recrutement. Si les enquêteurs utilisaient un dispositif placebo, ils devraient indiquer dans le consentement éclairé que les sujets peuvent recevoir un dispositif placebo, sans révéler ce qu'est le placebo. Au lieu de cela, les enquêteurs peuvent désormais indiquer dans le consentement éclairé que tous les sujets recevront un dispositif qui, selon eux, est biologiquement actif et qu'aucun placebo ne sera utilisé.

Cela simplifie également le protocole car les évaluateurs n'ont pas besoin d'être tenus aveugles au type d'appareil. Tout ce que les enquêteurs doivent faire est de s'assurer que les évaluateurs ne sont pas au courant de la durée d'activation de l'appareil.