Onderzoeken hoe slaap na training het leren van een motorische vaardigheid kan beïnvloeden bij personen met hersenletsel

Procedureel geheugen is van vitaal belang voor de doeltreffendheid van revalidatie na traumatisch hersenletsel (TBI). In het bijzonder moeten personen met TBI tijdens de revalidatie veel motorische vaardigheden opnieuw leren die verband houden met activiteiten van het dagelijks leven om de functionele resultaten te verbeteren. Opkomend onderzoek naar neuroplasticiteit na hersenbeschadiging begint ons begrip van motorische leerprincipes en hoe deze interageren met de training die plaatsvindt bij neurorevalidatie, te vergroten.

Er is veel bewijs dat het belang van slaap bij procedureel leren bij gezonde individuen aantoont. Binnen dit onderzoek naar slaap en procedureel leren is er substantieel bewijs dat slaapafhankelijke neuroplasticiteit aantoont. Deelnemers die getraind zijn op een motorische leertaak, vertonen zoals verwacht verbeteringen tijdens de trainingsperiode. Bij een hertest na een periode van slaap zijn de prestaties echter aanzienlijk beter dan bij een hertest na een vergelijkbare periode van wakker zijn. De daadwerkelijke verbetering van een aangeleerde motorische vaardigheid zonder aanvullende oefenproeven suggereert dat men de tijd die nodig is voor het aanleren van een motorische vaardigheid kan verkorten door een dutje overdag in te bouwen na een periode van training. De implicaties van deze bevindingen kunnen baanbrekend zijn wanneer ze worden toegepast op de revalidatie van hersenletsel, waar motorisch leren een belangrijk aandachtspunt kan zijn van fysieke en ergotherapieën. Er zijn aanwijzingen voor een positief effect van slaap op het procedurele geheugen en de voortgang van de revalidatie bij oudere personen na een beroerte, en de onderzoekers beschikken over pilootgegevens die een substantieel positief effect aantonen van een dutje na de training op motorisch leren in een steekproef met verworven hersenletsel. De neurale mechanismen die betrokken zijn bij dit proces na traumatisch hersenletsel worden echter minder begrepen.

Onder gezonde individuen zijn er tal van studies die neurale biomarkers onderzoeken die het effect van slaap op motorisch leren kunnen kwantificeren. Studies hebben gemeld dat veranderingen in slaapfysiologie en neurale activering na training correleren met de mate van verbetering bij testen na de interventie. Studies toonden aan dat, na een dutje van 60-90 minuten, de prestatiesnelheid was verbeterd, en de mate van verbetering was geassocieerd met de duur van fase 2 niet-snelle oogbewegingen (NREM) slaap. Deze relatie met fase 2 NREM-slaap is ook aangetoond na een dutje van 20 minuten. Bovendien bleken veranderingen in neurale activering in het striatum meer uitgesproken te zijn wanneer individuen na de training sliepen dan wanneer ze wakker bleven. In een ander onderzoek waarin een nacht slaap plaatsvond tussen training en hertest, waren veranderingen in striatale activiteit gecorreleerd met prestatieverbeteringen op de motorische leertaak. Deze studie toonde ook bewijs van EEG-veranderingen tijdens de slaap na de trainingsperiode in de hoeveelheid slaapspindelactiviteit, een golfvorm geassocieerd met stadium 2 NREM-slaap.

Hoewel onze voorlopige bevindingen bewijs tonen van off-line motorisch leren na een dutje bij personen met niet-aangeboren hersenletsel, ontbreekt onderzoek naar de werkingsmechanismen die deze reactie aandrijven bij personen met TBI. Een beter begrip van neurofysiologie en de invloed ervan op de omvang van het effect is een cruciale stap om te bepalen welke individuen waarschijnlijk baat zullen hebben bij deze gedragsinterventie.

Specifiek doel 1 - Gedragsinterventie: Bij een steekproef van personen met TBI die in de gemeenschap wonen, een grotere verbetering laten zien in een leertaak voor het leren van motorische sequenties na een dutje overdag in vergelijking met een equivalente tijd die ze wakker en in rust doorbrachten. Dit doel zal ook de individuele verschillen onderzoeken in termen van demografie en letselkenmerken die bijdragen aan de omvang van het effect.

Hypothese 1. Personen die worden blootgesteld aan een dutje na een periode van training op de leertaak motorische sequentie, zullen een grotere verbetering in snelheid en nauwkeurigheid laten zien vanaf het einde van de training tot de hertest na het dutje.

Onderzoeksvraag 1. Hoe hangt de omvang van het effect samen met demografische factoren en letselkenmerken? Specifiek doel 2 - Functionele neuroimaging: het onderzoeken van de neurale correlaten van off-line motorisch leren bij personen met TBI die een dutje kregen na training in de leertaak van de motorische sequentie met behulp van functionele MRI, vergeleken met een controlegroep die een vergelijkbare tijdsperiode kreeg wakker.

Hypothese 2. Individuen in de dutjesgroep zullen meer uitgesproken veranderingen in activatie in het striatum en de motorische cortex vertonen in vergelijking met degenen die wakker bleven en rustten.

Specifiek doel 3-Slaapfysiologie: aspecten van slaapfase 2 onderzoeken die verband houden met prestatieverbeteringen (duur van fase 2 en mate van spindelactiviteit) die optreden tijdens de dutjeperiode na de training.

Hypothese 3a. Onder deelnemers aan de dutjesgroep zal er een significante positieve correlatie zijn tussen de mate van verbetering en de duur van fase 2 slaap.

Hypothese 3b. Onder deelnemers aan de dutjesgroep zal er een significante positieve correlatie zijn tussen de mate van verbetering en de dichtheid van slaapspoelen.