Effecten van Litebook EDGE™-fototherapie op academische prestaties en hersenactiviteit (LiteBook)

Naarmate kinderen door de puberteit gaan, verandert de timing van hun slaap-waakcyclus en ervaren ze een sterke drang om op te blijven en laat wakker te worden. Vandaar dat een groot percentage van de normale adolescenten elke dag op school aankomt met onvoldoende slaap, wat een aanzienlijke tol kan eisen van hun schoolprestaties.

Een groeiend aantal onderzoeken bij mensen toont aan dat slaap het leren en het geheugen bevordert. Omgekeerd heeft slaaptekort een negatieve invloed op cognitieve en gedragsfuncties. Relatief weinig studies hebben de effecten van slaapgebrek op cognitieve prestaties bij adolescenten onderzocht. In deze studies werd totale slaapdeprivatie geassocieerd met verminderde geheugenprestaties en verminderde rekensnelheid, terwijl gedeeltelijke slaapdeprivatie werd geassocieerd met tekorten in redeneren en verbale creativiteit. Mannelijke adolescenten die bijvoorbeeld meer dan 8 uur per dag sliepen, hadden een significant hoger redeneervermogen dan hun leeftijdsgenoten die minder dan 8 uur per dag sliepen. Sommige onderzoeken meldden dat eenvoudigere cognitieve processen zoals werkgeheugen en rekensnelheid mogelijk niet significant worden beïnvloed door een enkele nacht slaap beperkt tot 4 tot 5 uur. Zelfs een lichte slaapbeperking van een uur of langer, wanneer deze dagenlang aanhoudt, kan echter leiden tot geheugenproblemen die even ernstig zijn als bij een volledig slaaptekort.

De gevoeligheid van het brein van adolescenten voor subtiele slaapstoornissen werd benadrukt in een onderzoek waarin 12- tot 14-jarigen stimulerende computerspelletjes mochten spelen of televisie mochten kijken vlak voor het slapen gaan. Deze ervaring verlengde slaaplatentie, verhoogde fase 2-slaap en verminderde slow wave-slaap. Deze bescheiden mate van slaapbeperking belemmerde de verbale geheugenconsolidatie aanzienlijk. Suboptimale slaapduur bij adolescenten werd ook in verband gebracht met slechte prestaties op een seriële cijferleertest tijdens testsessies in de ochtend, maar niet in middagsessies. Tussen 58-68% van de ondervraagde middelbare scholieren in Ontario meldt dat ze zich "echt slaperig" voelen tussen 8 en 10 uur 's morgens. De prestaties in de vroege ochtendlessen kunnen dus het meest lijden bij adolescenten met slaapgebrek.

Gelukkig hoeft de slaap slechts met een bescheiden hoeveelheid te worden verlengd om de cognitie bij kinderen te verbeteren. Sadeh toonde aan dat de prestaties op geheugen-, aandachts- en waakzaamheidstaken bij kinderen aanzienlijk verbeterden na 1 uur slaapverlenging gedurende drie opeenvolgende nachten. Gais en Backhaus hebben ook de gunstige effecten van slaap op geheugenconsolidatie bij kinderen en adolescenten aangetoond.

Over het algemeen is er overtuigend wetenschappelijk bewijs dat schoolkinderen, met name adolescenten, chronisch slaapgebrek hebben, dat de mate van slaapbeperking die zij ervaren aantoonbare effecten heeft op de geheugencodering, consolidatie en verwerkingssnelheid, en dat zelfs een bescheiden toename van de slaap zal resulteren in meetbare resultaten. verbeteringen in de cognitieve functie. De belangrijkste reden dat adolescenten slaapgebrek hebben, is te wijten aan een natuurlijk optredende fasevertraging in hun biologische klok, wat resulteert in de neiging om tot laat in de avond op te blijven, wat onverenigbaar is met de vroege opstatijden die scholen doorgaans vereisen. Lichtbehandelingen op het juiste moment kunnen de biologische klok fasevervroegen, waardoor dit probleem mogelijk wordt omgedraaid.

De hypothese die de onderzoekers voorstellen te testen is dat consistent gebruik in de ochtend van het Litebook Edge™-apparaat voor felle lichttherapie, in combinatie met twee uur voor het slapengaan een blauwgolf-lichtblokkerende bril gebruiken tijdens het kijken naar videoschermen, de circadiane fase van de slaap verschuift. slaap-waakcyclus van normale adolescenten. Dit zal hen op zijn beurt in staat stellen eerder in slaap te vallen en meer slaap te krijgen tijdens de schoolweek. Bijgevolg zullen ze sneller ontwaken, zich meer wakker voelen tijdens vroege lessen en beter presteren op tests van academische prestaties, aandacht en werkgeheugen. Lichttherapie zal de functionele connectiviteit van prefrontale regio's die betrokken zijn bij aandacht verbeteren. Mate van verbetering in cognitie, aandacht en functionele en structurele MRI-metingen zal direct gerelateerd zijn aan de gemiddelde tijd die elke dag wordt besteed aan het activeren (en vermoedelijk gebruiken) van het apparaat, wat de onafhankelijke variabele zal zijn in de statistische analyses.

Dit is een eenarmige studie en alle deelnemers zullen een actieve behandeling krijgen. Het apparaat is ontworpen om de mate van gebruik te monitoren en de belangrijkste statistische vraag is of er een significant verband bestaat tussen de mate van gebruik en verbetering van metingen van waakzaamheid, alertheid en cognitieve prestaties.

Deze benadering van het gebruik van de duur van apparaatactivering als de onafhankelijke variabele, in een kleine voorstudie, biedt verschillende voordelen ten opzichte van een tweearmige studie waarbij helder wit licht wordt vergeleken met ofwel placebo-rood licht of een ander type mechanisch apparaat. Ten eerste gingen eerder berekende effectgroottemetingen ervan uit dat proefpersonen in beide groepen het apparaat zouden gebruiken. Er zal waarschijnlijk een aanzienlijke variabiliteit zijn tussen proefpersonen in de mate van gebruik en als slechts een fractie van de proefpersonen aan wie het apparaat met fel licht was toegewezen, het consequent zou gebruiken, zou de algehele impact zwakker zijn en mogelijk worden gemist in een analyse met twee groepen. Door gebruik te maken van de gebruiksduur van het apparaat kunnen de onderzoekers proefpersonen die het in aanzienlijke mate hebben gebruikt, vergelijken met proefpersonen die het nauwelijks gebruiken, en zouden ze waarschijnlijk een goede schatting kunnen geven van hoeveel voordeel voortvloeit uit verschillende gebruiksgraden.

Dit is vooral belangrijk voor de neuroimaging-component. Als de onderzoekers actieve versus placebo-apparaten zouden vergelijken, zou slechts de helft van de proefpersonen met neuroimage het actieve apparaat ontvangen, waardoor de onderzoekers pre- versus post-effecten bij slechts 8-10 proefpersonen zouden kunnen vergelijken. In dit herziene ontwerp zou al het neuroimaged-monster (n = 16-20) de actieve behandeling krijgen, waardoor de pre-post-vergelijkingen sterker worden, vooral wanneer gecorrigeerd voor de duur van apparaatactivering.

Ten tweede zal het gebruik van de duur van apparaatactivering als onafhankelijke variabele de werving aanzienlijk vergemakkelijken. Als de onderzoekers een placebo-apparaat zouden gebruiken, zouden ze in de geïnformeerde toestemming moeten aangeven dat proefpersonen een placebo-apparaat mogen krijgen, zonder te onthullen wat de placebo is. In plaats daarvan kunnen de onderzoekers nu in de geïnformeerde toestemming aangeven dat alle proefpersonen een apparaat krijgen waarvan zij denken dat het biologisch actief is en dat er geen placebo's zullen worden gebruikt.

Dit maakt het protocol ook eenvoudiger omdat beoordelaars niet blind hoeven te zijn voor het apparaattype. Het enige dat de onderzoekers hoeven te doen, is ervoor te zorgen dat beoordelaars zich niet bewust zijn van de duur van de activering van het apparaat.