깊은 수면 중 뇌파 자극 (SBS)

1. 배경 및 근거

   불면증은 가장 흔한 수면 장애로 추정되며 일반 인구의 거의 10%가 진단 기준을 충족합니다. 불면증의 여러 하위 유형을 더 잘 설명하기 위해 광범위한 작업이 여전히 전개되고 있으며, 이 이질적인 질병에 대한 이해를 심화하기 위해 다중 도메인 생리학적 모니터링을 사용하여 주요 이점을 얻을 수 있습니다. 불면증이 있는 일부 개인은 낮은 수준의 서파수면(SWS)을 보입니다. 여러 날에 걸쳐 현장에서 사용할 수 있는 새로운 장치는 이제 수면 서파와 같은 EEG 기능을 장기간 모니터링하여 개인 간 변동성뿐만 아니라 안정성을 평가하는 데 매우 중요한 현상인 개인 간 변동성을 평가할 수 있습니다. 불면증 하위 유형의 서파 이상. 최근 연구 결과에 따르면 주의 깊게 시간을 들여 청각 자극을 하면 수면 서파가 증가할 수 있습니다. 그러한 청각 자극이 불면증 증상이 있는 사람들의 느린 파동을 강화할 수 있는지 여부는 아직 테스트해야 합니다.

   또한 수면 구조와 정량적 EEG 측정은 불면증이 있는 많은 사람들에게서 상당한 변화를 겪습니다. 불면증은 특히 수면 시작 잠복기 연장, 짧은 총 수면 시간, 수많은 야간 각성, 낮은 수면 효율 및 낮은 SWS와 관련이 있습니다. 예를 들어, 만성 불면증이 있는 사람은 잠을 잘 자는 사람에 비해 밤에 SWS에서 보내는 시간이 20분 적은 것으로 추정됩니다. 불면증이 있는 개인은 또한 느린 파동 활동(SWA; 델타 주파수 범위에서 더 낮은 스펙트럼 전력)이 적고, 증가된 피질 각성의 잠재적인 생리학적 마커인 고주파 EEG 활동으로 이동하는 것으로 보고되었습니다. SWS 및 SWA는 수면 깊이를 반영하고 수면 유지 및 회복 수면 기능에서 중심적인 역할을 하는 것으로 생각됩니다. 따라서 SWS/SWA 변경은 불면증이 있는 사람의 낮은 각성 역치와 인지 장애 및 심각한 주간 피로를 포함한 일부 주간 증상에 기여하는 요인 중 하나를 나타낼 수 있습니다.

   주목할만한 점은 불면증의 SWS 이상은 부분적으로 특히 수면 시작과 관련된 온도 조절 과정의 기능 장애로 인해 발생할 수 있다는 제안이 있었습니다. 불면증이 있는 사람의 심박수 증가와 비정상적으로 낮은 심박수 변이를 통해 자율신경 변화도 볼 수 있습니다. 그러나 불면증 환자의 체온과 심박수의 일일 변화가 SWS/SWA 역학과 어떻게 관련되어 있는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 따라서 잠재적으로 상호작용하는 생리학적 시스템 전반에 걸친 동시 외래 모니터링이 필요합니다.

   느린 진동의 향상 최근 연구에서는 낮은 주파수(<1Hz)에서 SWA 구성 요소인 느린 진동(SO)이 청각 자극으로 증가할 수도 있음을 보여주었습니다. 예를 들어, SWS 동안, 특히 전두엽 피질에서 감지된 SO의 상승 단계 동안 관리된 50ms 핑크 노이즈 펄스는 SO 활동을 증가시켰습니다. SO의 오름차순 단계는 세포막의 탈분극과 신경망의 증가된 흥분성을 반영합니다. 추가 연구를 통해 이러한 결과가 확인되었으며 특히 이것이 SWA 스펙트럼 전반에 걸쳐 해석될 수 있다고 보고했습니다. EEG 헤드밴드는 SO에 위상 고정된 자극이 가능한 EEG 기록을 위한 외래 장치입니다. 건강한 성인을 대상으로 이러한 장치의 베타 버전을 사용한 최근의 이중 맹검 무작위 가짜 통제 연구는 N3 수면을 자동으로 감지하기 위해 0.70 특이성과 0.90 민감도를 보고했으며(전문가 인간 점수와 비교하여) 오히려 효과적인 실시간 폐쇄 루프 감지를 보고했습니다. 및 SO 오름차순 단계에서의 자극. 이것은 자극 후 4초 동안 델타 주파수 대역 내에서 스펙트럼 파워의 11-43% 증가를 가져왔습니다. 중요한 것은 이 효과가 연속 10일 밤의 자극 기간 동안 지속되어 이 기간 동안 탈감작의 주요 징후가 없음을 시사합니다. 이러한 청각 자극이 불면증 증상이 있는 사람들의 서파를 강화할 수 있는지 여부는 아직 테스트해야 합니다.

   불면증 증상 및 서파수면의 잠재적 조절제 불면증은 균질한 증후군이 아니며 다양한 생리학적 및 심리적 프로필을 특징으로 할 수 있습니다. 예를 들어, 수면 시간을 과소평가하는 불면증 환자("주관적" 불면증 하위 유형)는 객관적으로 짧은 수면 시간을 가진 사람들("객관적" 불면증 하위 유형)보다 SWA 감소가 더 많다는 증거가 있습니다. 또한 SWS 강화는 수면 개시 장애(초기 불면증)가 더 두드러진 불면증이 있는 개인에게는 눈에 띄는 영향을 미치지 않을 수 있으며, SWS는 주로 수면의 첫 번째 부분에서 발생하기 때문에 이른 아침에 잠에서 깨는(말기 불면증) 사람들에게는 거의 영향이 없을 수 있습니다. 밤.

   중요한 것은 이러한 불면증 하위 유형 중 일부를 정의하는 증상 프로파일이 시간에 따라 다를 수 있다는 징후가 있다는 것입니다. 이러한 유형의 작업은 대부분 주관적인 자가 보고 측정에 기반을 두었지만 객관적인 수면 EEG의 안정성 및 불면증 하위 유형에 걸친 기타 생리학적 특징에 대한 데이터를 보고한 연구는 거의 없으며, 상대적인 단기 안정성은 있지만 하위 유형 간 가변성이 있을 수 있다고 보고했습니다. 이것은 이 만성 질환의 일상적인 관리에 대한 중심적인 의미와 함께 불면증의 유지와 관련된 여러 병태생리학적 요인에 대한 우리의 이해를 제한합니다. 새로운 웨어러블 기술은 이러한 지식 격차를 메울 수 있는 전례 없는 기회를 창출하고 있습니다.

   불면증 및 동반이환 정신 장애의 느린 진동 불면증은 정신 장애와 고도로 동반이환됩니다. 사실, 연구에 따르면 수면 장애로 고통받는 사람들은 숙면을 취하는 사람들보다 더 심리적으로 흥분하고, 자신의 삶을 더 스트레스가 많은 것으로 인식하고, 감정에 기반한 대처 전략을 더 많이 사용합니다. 우울증이나 외상 후 스트레스 장애(PTSD)가 있는 사람들의 SWS/SWA 조절 장애에 대한 보고가 있기 때문에 이러한 수면 EEG 기능에서 이러한 정신 장애와 불면증 사이에 약간의 상호 작용이 있을 수 있습니다. 불면증, 우울증 및 PTSD의 일반적인 특징 중 하나는 스트레스 시스템의 규제 완화로 자율 활성화가 증가한다는 것입니다. 이것은 특히 혈압과 심박수 상승, 심박수 변동성 감소, 호흡 속도 증가, 피부 전도도 증가 및 비정상적인 온도 조절에 의해 반영됩니다.

   인지 기능에 대한 느린 진동 강화의 가능한 이점 SWS/SWA 및 SO는 인지, 특히 기억 기능 측면에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 예를 들어 낮은 SWS는 메모리 통합을 방해하는 것으로 나타났습니다. 수면 중 SWS 향상이 선언적 메모리 통합을 용이하게 할 수 있음이 나타났습니다. 불면증이 있는 개인이 일반적으로 보고하는 기억력 장애와 이 집단에서 관찰된 수면 관련 기억 통합의 변화를 고려할 때 수면 중 SO 강화가 불면증이 있거나 없는 사람의 일일 인지 성능에 영향을 미칠 수 있는지 여부를 조사할 필요가 있습니다.

2. 연구 목적 A) 자연스러운 수면 환경에서 여러 날에 걸쳐 동시 EEG, 심박수, 피부 전도도 및 체온 모니터링을 통해 우울증 또는 PTSD가 있거나 없는 사람들의 불면증 하위 유형의 프로필을 더 잘 설명합니다.

   B) SO에 대한 청각 자극의 영향 및 관련 객관적 및 주관적 수면 측정, 정신 건강, 주간 피로, 건강한 수면자 및 불면증 증상이 있는 사람(정신과 동반 질환이 있거나 없는 사람)의 인지 능력을 비교하기 위해.

   C) 수면 중 소리 자극에 대한 개별 SO 감도가 각성 상태에서 청각 이벤트 관련 전위와 관련되는지를 결정하기 위해 탐색적 분석을 실행합니다.

3. 연구 설계

3.1 일반 개요 이 연구는 2개의 설계 프레임워크를 통합합니다. a) 관측 설계(목표 A) 및 b) 교차 설계(목표 B 및 C). 각 참가자가 자신의 통제 역할을 하기 때문에 혼란스러운 공변량의 영향을 줄이기 위해 교차 설계가 선택되었습니다. 최적의 교차 설계는 통계적으로 효율적이며 단면 설계보다 참여자가 더 적습니다.

전체 프로토콜에는 5주에 걸친 웹 기반 스크리닝 인터뷰와 가정 기반 데이터 수집이 포함됩니다. 참가자 중 일부는 3회의 야간 방문을 통해 실험실 내 모니터링에 초대됩니다.

3.2 모집, 초기 동의 및 선별 참가자는 다음 3개 사이트에서 모집됩니다. Royal Ottawa Mental Health Center(ROMHC), Center for Advanced Research in Sleep Medicine, CERVO Brain Research Centre의 불면증 클리닉.

채용은 또한 기관의 '연락 허가' 등록을 통해 이루어질 뿐만 아니라 웹 기반 플랫폼(예: 기관 웹사이트(예: www.theroyal.ca), sleeponitcanada.ca, eMentalHealth 연구 연구 디렉토리(www.ementalhealth.ca), 관련 웹 Kijiji, Facebook 및 twitter).

3.2.1 접촉 경로: A. "임상의 추천" 경로 연구 사이트의 임상의는 연구를 참조하고 싶은 환자를 식별하고 환자가 기관별 "연락 허가 양식"을 작성하도록 합니다. 이 양식을 연구팀에 보내십시오.

B. "연락 받기에 동의" 경로 ROMHC 프로그램 및 외부 협력자는 연구를 위해 연락하기로 동의한 사람들의 기존 목록을 가지고 있습니다. 이러한 개인은 전화나 이메일로 연구팀에서 연락을 취할 것입니다.

C. "직접 접촉" 경로 잠재적 참가자는 광고를 보거나 입소문을 통해 연구에 대해 들은 후 연구팀에 직접 연락합니다.

모든 경로에 대해 다음 절차를 따릅니다.

1. 연구 조교는 이메일로 잠재적 참가자에게 연락하여 보안 웹 플랫폼(Qualtrics, www.qualtrics.com; University of Ottawa를 통해 보유한 라이선스) 및 고유 식별 코드. 이 온라인 양식의 첫 번째 질문은 참가자들에게 심사 과정에 참여하는 데 동의하는지 확인하도록 요청하는 것입니다. 이것은 스크리닝 데이터베이스에 기록될 것입니다. 이 온라인 심사 양식의 두 번째 질문에서는 참가자에게 고유한 익명 연구 코드를 삽입하도록 요청합니다. 이 선별 양식에는 WHO-ASSIST 항목 2, 수면 장애 증상 체크리스트-25, 수면 상태 지표(SCI), 1차 진료 PTSD 선별 검사(PC-PTSD), 환자 건강 설문지(PHQ-9)가 포함되며 10에서 10 사이에서 이루어져야 합니다. 완료까지 15분.
2. 설문지가 첫 번째 자격 기준 세트를 충족한다고 표시하면 참가자는 두 번째이자 마지막 선별 단계인 선별 전화 인터뷰(자살 모듈이 없는 M.I.N.I. 기반)에 초대됩니다. 이 인터뷰는 약 15-45분 동안 지속되어야 합니다. 인터뷰 시작 전에 연구 조교는 선별 과정을 진행하기 위해 구두 동의를 확인할 것입니다. 이는 심사 데이터베이스에도 기록됩니다. 잠재적 참가자가 전화 인터뷰를 통해 평가된 마지막 자격 기준을 충족하지 못하는 경우 연구는 종료됩니다.

3.2.2 지속적인 동의 절차

선별 전화 인터뷰 후 자격이 있는 것으로 확인된 참가자의 경우, 연구 조교는 연구의 다음 단계를 구두로 요약하고 전화 인터뷰가 끝날 때 참가자가 가질 수 있는 질문이나 우려 사항을 처리합니다. 참가자가 자신의 참여가 전적으로 자발적이며 어떤 단계에서든 연구에서 철회할 수 있음을 참가자가 이해할 수 있도록 특별한 주의를 기울일 것입니다(특정 연구 기관에서 받는 치료 또는 다른 기관과의 관계에 영향을 미치지 않음). 해당 연구 사이트의 임상의). 자격이 있는 참가자에게는 정보 및 동의서(ICF)가 포함된 전자 양식이 전송되며 연구에 등록하기 전에 집에서 필요한 만큼 시간을 들여 읽을 수 있습니다. 동일한 전자 양식의 일부로 동의 상자를 선택하고 이름을 입력하여 동의를 확인합니다. 이 정보는 참가자의 전체 이름과 동의 날짜가 표시된 동의 데이터베이스에 저장되며, 연구 데이터와 별도의 파일로 ROMHC 서버의 액세스 제한 폴더에 보관됩니다. 이 온라인 동의 양식은 동료 검토 기사의 게시된 지침을 기반으로 작성되었습니다. 진행 중인 동의는 후속 시점에 전자적으로 획득할 것입니다.

3.3 데이터 수집 및 관리

4.3.1. 기본 평가 스크리닝 인터뷰가 끝나고 연구 등록에 대한 구두 동의를 얻은 후 적격 참가자는 발병 연령 및 가장 긴 에피소드 기간을 포함하여 정신 장애 경과에 대한 추가 질문을 받게 됩니다(진단 인터뷰에서 영감을 받음). 유전자 연구의 경우), 지난 1년, 5년, 10년 동안 PTSD 및/또는 우울 증상이 있었던 시간의 비율.

참가자에게는 외래 측정을 시작할 수 있는 장비가 포함된 패키지가 제공됩니다. 팬데믹 상황이 해결될 때까지 참가자는 물리적 거리두기를 준수하는 엄격한 조건에서 도로변 픽업을 위해 ROMHC에 올 수 있는 옵션이 있습니다(즉, 참가자와 직원 모두 마스크를 착용하고 직원은 패키지를 가까이 오지 않고 트렁크에 직접 넣습니다). 참가자에게 연락) 또는 연구팀이 부담하는 모든 우편 및 우편 반송 비용으로 택배 배송을 받으십시오. 왕실 로고 또는 이름은 패키지에 표시되지 않습니다.

참가자는 EEG 헤드밴드 장치(DREEM2, Dreem, Paris, France; 모니터링 목적으로만 사용, 베이스라인에서 자극 없음), 심박수를 측정하기 위한 탄성 가슴 벨트(Zephyr Bioharness) 및 피부 온도를 모니터링하기 위해 저자극성 테이프를 사용하여 복부에 고정된 작은 센서(i-버튼). 이 기간 동안 참가자는 수면 기록(''일치 합의 수면 일기''의 핵심 요소 포함)을 작성합니다. 참가자는 미리 녹화된 간단한 온라인 비디오를 통해 이 장비를 사용하는 방법에 대해 교육을 받습니다. 그들은 질문이 있는 경우 연구팀과 연락하도록 요청받을 것입니다.

외래 모니터링 기간의 7일(마지막)에 참가자는 익명의 연구 코드를 사용하여 안전한 웹 기반 플랫폼(Qualtrics)을 통해 일련의 설문지를 작성해야 합니다. 완료하는 데 약 1시간이 소요되며 일반 인구 통계 및 임상 정보, 수면, 주간 기능, 정신 건강에 대해 문의합니다. 그들은 또한 40-60분 온라인 신경 심리학 배터리를 완료합니다(Cambridge Brain Sciences; https://www.cambridgebrainsciences.com/science/tasks). 그들은 또한 두 개의 18분 휴식 상태 EEG 기록을 완료합니다: i) 7일째 저녁에 잠자기 30분 전, ii) 다음날 아침 기상 후 30분.

동의 절차의 일환으로 ROMHC, 수면 의학 첨단 연구 센터의 불면증 클리닉 또는 CERVO 뇌 연구 센터의 고객인 참가자는 연구팀이 문서화할 의료 차트에 대한 액세스 권한을 부여할 수 있습니다. 임상 수면 평가의 진단 정보 및 데이터(설문지 결과, 야간 수면 연구 데이터, 진단 및 치료 계획)를 사용할 수 있었습니다.

3.2.2. 실험 조건

모든 참가자는 무작위 순서로 일주일 간격으로 분리된 두 가지 실험 조건에 참여합니다: 청각 자극이 있는 7일간의 보행 모니터링, 청각 자극이 없는 7일간의 보행 모니터링. 참가자, 의료 제공자 및 데이터 수집 또는 처리에 관련된 모든 연구원은 이러한 실험 조건의 순서를 알지 못합니다.

외래 모니터링 기간의 두 번째 밤에 참가자는 15-30분 온라인 언어 학습 및 기억력 테스트를 완료해야 합니다(짝을 이룬 동료 학습; Ngo et al, 2013). 그들은 또한 다음 날 아침 기상 후 30분 동안 수면 관련 기억 통합을 평가하기 위해 두 번째 10-15분 기억 회상 테스트를 완료합니다. 그들은 대체 테스트 형식으로 두 개입 부문의 두 번째 날에 이를 완료합니다.

각 실험 조건의 마지막 날과 두 번째 실험 조건이 시작되기 전에 참가자는 완료하는 데 약 40분이 소요되는 수면, 주간 기능 및 정신 건강에 대한 온라인 설문지의 하위 집합을 작성해야 합니다. 그들은 또한 습관적인 취침 시간 30분 전과 습관적인 기상 시간 이후에 10분간의 휴식 상태 EEG 기록을 완료할 것입니다(아침 수면 관성을 없애기 위해(56)).

무작위화 프로세스는 성별 및 진단 그룹별로 계층화된 실험 조건의 두 가지 잠재적 순차적 순서의 컴퓨터 생성 무작위 목록으로 구성됩니다. 이것은 연구 참가자와 접촉하지 않고 데이터 처리에 직접 관여하지 않는 연구 협력자가 관리합니다. 이 연구 공동 작업자는 맹검 배포를 위한 참가자 ID 코드 및 사용 순서로 위약 및 활성 장치에 레이블을 지정합니다. 활성 상태에 대한 잠재적 위험이 없기 때문에 이 연구에서 눈가림 코드를 깨야 할 것으로 예상하지 않습니다.

활성 실험 조건에서 참가자는 청각 자극(100ms 핑크 노이즈 펄스, 즉 이전에 설정한 각성 임계값 미만)의 형태로 EEG 헤드밴드 모니터(DREEM2, Dreem, Paris, France)를 사용하여 1주일간 SO 자극을 완료합니다. 작업(36))은 N3 수면(36) 동안 SO의 오름차순 단계에서 전송됩니다. 위약 조건에서 참가자는 청각 자극 없이 1주일 동안 EEG 헤드밴드 모니터링을 완료합니다.

초기 자극 후 4초 동안 SO 및 델타 주파수 범위의 스펙트럼 전력과 함께 수면 중 청각 자극에 의해 트리거된 이벤트 관련 전위의 특성 및 견고성이 수집됩니다.

3.2.3 후속 조치 마지막 실험 조건 1주일 후 참가자는 수면 및 정신 건강의 잠재적인 변화를 추적하기 위해 설문지(10~20분)를 작성합니다.

3.2.4. 실험실 내 야간 기록(공중 보건 지침에서 허용하는 경우) 참가자의 하위 그룹(n=40, 섹션 5에 정의된 그룹당 10명)은 실험실 내 표준 수면 다원 검사의 3일 밤에 초대됩니다. 이를 통해 외래 EEG 헤드밴드에 의한 N3 수면 감지를 수면 측정의 금본위제와 비교하고 외래 EEG 헤드밴드로 덮인 영역보다 더 광범위한 뇌 영역에 대한 자극의 효과를 모니터링할 수 있습니다.

선택적 야간 실험실 내 녹음 전에 참가자는 다음을 자제하지 않도록 요청받습니다.

• 방문 당일 낮잠 또는 음주
• 커피, 차, 에너지 드링크 코카콜라/펩시 또는 초콜릿(예: 카페인이 포함된 모든 것) 방문 당일 정오 기준
• 마지막 약속이 끝날 때까지 기분전환용 약물을 사용하는 행위

첫날밤은 기준선에서 실시하며 '첫밤 효과'를 없애기 위해 적응의 밤 역할을 하게 된다. 각 실험 조건이 시작될 때, 동일한 하위 그룹은 실험 조건에서 사용된 동일한 장치로 전달된 활성/위약 청각 자극과 동시에 표준 수면 다원 검사의 밤을 위해 수면 실험실에 다시 초대됩니다.

이 모든 실험실 방문을 위해 참가자는 일반적인 수면 시간보다 약 2시간 전에 도착하고 일반적인 기상 시간보다 약 45분 후에 떠납니다. EEG 헤드밴드 장치(실험 조건에 따라 활성 또는 위약)를 사용하는 것 외에도 10-20 시스템에 따라 전극을 두피에 배치합니다. 11개의 두피 EEG 채널(Fp1-2, F3-4, C3-Z-4, P3-4, O1-2), 접지 및 기준 채널, 오른쪽 및 왼쪽 EOG, 2개의 턱 EMG 및 2개의 ECG 채널. 첫날 밤에만 수면 관련 호흡기 장애 및 주기적인 다리 움직임을 기록합니다. 호흡은 기류 캐뉼라(압력 변환기), 비강-구강 서미스터, 흉부 및 복부 호흡 벨트를 통한 호흡 노력, 손가락의 산소 농도계 탐침을 통한 혈중 산소 포화도로 모니터링됩니다. 실험 밤(둘째, 셋째 밤)에는 손가락에 부착된 모니터를 이용해 피부 전도도를 지속적으로 기록하고 저자극성 점착 테이프(위에 위치)로 피부에 고정한 5개의 작은 센서(i-버튼)로 체온을 모니터링한다. 목, 손, 복부, 허벅지, 발).

수면 에피소드 전후에 각성 상태에서 참가자는 10분 동안 휴식 상태의 EEG 기록 및 이벤트 관련 전위(ERP) 기록을 받게 됩니다. 수면 실험 조작에 사용된 자극과 유사한 청각 자극에 대한 깨우기 상태 뇌 반응을 특성화하기 위해 ERP 기록에는 다음이 포함됩니다. 수면 기반 SO 강화 및 ii) 동일한 자극을 사용하는 ~20분 Fast/Slow 작업. Fast/Slow 패러다임은 1) 빠른 자극 간 간격(ISI)으로 표시되는 긴 핑크 노이즈, 2) 느린 ISI로 표시되는 짧은 핑크 노이즈의 두 가지 조건을 계산합니다. 이 패러다임에서 느린 조건은 전두엽 기능에 영향을 미치고 빠른 조건은 그렇지 않으므로 수면 서파와 관련성이 높은 피질 영역인 전두엽 기능을 평가할 수 있습니다. 모든 작업에는 헤드폰을 통한 수동적인 소리 듣기가 포함됩니다.

그런 다음 참가자는 잠을 자고 습관적인 기상 시간에 일어나도록 요청받습니다. 수면 단계 채점은 미국 수면 의학 아카데미에서 제정한 임상 채점 지침에 따라 수면 기술자가 수동으로 수행합니다.

3.2.3. 디브리핑 마지막 실험 조건이 끝나면 참가자는 실험 조건을 둘러싼 기대에 대한 설문지를 작성해야 합니다. 이 작업이 완료되면 두 실험 조건의 순서에 대한 보고 이메일을 받게 됩니다(다른 연구 직원의 눈을 멀게 하기 위해 무작위화를 담당하는 연구 보조원이 보냄).