Effekter av Litebook EDGE™ fototerapi på akademisk ytelse og hjerneaktivitet (LiteBook)

Når barn går gjennom puberteten, skifter tidspunktet for søvn-våkne-syklusen, og de opplever en sterk trang til å holde seg oppe og våkne sent. Derfor kommer en stor prosentandel av vanlige ungdommer til skolen hver dag med utilstrekkelig mengde søvn, noe som kan ta en betydelig toll på deres akademiske prestasjoner.

Et økende antall menneskelige studier viser at søvn fremmer læring og hukommelse. Motsatt har søvnmangel en negativ innvirkning på kognitive og atferdsmessige funksjoner. Relativt få studier har undersøkt effekter av søvnmangel på kognitiv ytelse hos ungdom. I disse studiene var total søvnmangel assosiert med nedsatt hukommelsesytelse og redusert beregningshastighet, mens delvis søvnmangel var assosiert med mangler i resonnement og verbal kreativitet. For eksempel hadde mannlige ungdommer som sov mer enn 8 timer per dag signifikant høyere resonneringsevne enn jevnaldrende som sov mindre enn 8 timer per dag. Noen studier rapporterte at enklere kognitive prosesser som arbeidsminne og beregningshastighet kanskje ikke påvirkes betydelig av en enkelt natts søvn begrenset til 4 til 5 timer. Men selv mild søvnbegrensning på en time eller mer, når den er vedvarende over dager, kan føre til hukommelsesproblemer så alvorlige som man ser etter total søvnmangel.

Følsomheten til ungdomshjernen for subtile søvnvansker ble fremhevet i en studie der 12-14-åringer fikk spille stimulerende dataspill eller se på TV rett før leggetid. Denne opplevelsen forlenget søvnlatens, økt stadium 2-søvn og redusert slow wave-søvn. Denne beskjedne graden av søvnbegrensning svekket betydelig verbal hukommelseskonsolidering. Suboptimal søvnvarighet hos ungdom var også assosiert med dårlig ytelse på en seriell sifferinnlæringstest under morgentestingsøkter, men ikke i ettermiddagsøkter. Mellom 58-68 % av elever på videregående skole i Ontario rapporterer at de føler seg "virkelig søvnige" mellom 8 og 10 om morgenen. Dermed kan prestasjoner i timene tidlig om morgenen lide mest hos ungdommer med søvnmangel.

Heldigvis trenger søvnen bare forlenges med en beskjeden mengde for å forbedre kognisjon hos barn. Sadeh viste at ytelsen på hukommelses-, oppmerksomhets- og årvåkenhetsoppgaver hos barn ble betydelig forbedret etter 1 times søvnforlengelse på tre netter på rad. Gais og Backhaus har også vist de gunstige effektene av søvn på hukommelseskonsolidering hos barn og ungdom.

Totalt sett er det overbevisende vitenskapelige bevis for at skolebarn, spesielt ungdom, er kronisk søvnmangel, at graden av søvnbegrensning de opplever har påviselige effekter på minnekoding, konsolidering og prosesseringshastighet, og at selv en beskjeden økning i søvn vil resultere i målbare forbedringer i kognitiv funksjon. Den primære årsaken til at ungdom har søvnmangel skyldes en naturlig forekommende faseforsinkelse i deres biologiske klokke, noe som resulterer i en tilbøyelighet til å holde seg oppe til sent på kvelden, noe som er uforenlig med de tidlige oppveksttidene skoler vanligvis krever. Lysbehandlinger til riktig tid kan fase fremskynde den biologiske klokken, og potensielt reversere dette problemet.

Hypotesen som etterforskerne foreslår å teste er at konsekvent morgenbruk av Litebook Edge™-lysterapiapparatet, kombinert med to timers bruk av blåbølgelysblokkerende briller før sengetid mens du ser på videoskjermer, vil endre døgnfasen av søvn-våkne syklus av normale ungdommer. Dette vil igjen gjøre dem i stand til å sovne tidligere og få økt søvn i løpet av skoleuken. Følgelig vil de våkne lettere, føle seg mer våkne under tidlige timer, og vil prestere bedre på tester av akademisk ytelse, oppmerksomhet og arbeidsminne. Lysterapi vil forbedre funksjonell tilkobling av prefrontale områder involvert i oppmerksomhet. Grad av forbedring i kognisjon, oppmerksomhet og funksjonelle og strukturelle MR-tiltak vil være direkte relatert til gjennomsnittlig tid brukt hver dag på å aktivere (og antagelig bruke) enheten, som vil være den uavhengige variabelen i de statistiske analysene.

Dette er en enarmsstudie, og alle deltakerne vil få aktiv behandling. Enheten ble designet for å overvåke bruksgrad, og det primære statistiske spørsmålet er om det er en signifikant sammenheng mellom bruksgrad og forbedring i mål for våkenhet, årvåkenhet og kognitiv ytelse.

Denne tilnærmingen med å bruke varighet av enhetsaktivering som den uavhengige variabelen, i en liten foreløpig studie, gir flere fordeler i forhold til en to-armsstudie som sammenligner sterkt hvitt lys med enten placeborødt lys eller en annen type mekanisk enhet. For det første antok effektstørrelsesmål tidligere beregnet at forsøkspersoner i begge grupper ville bruke enheten. Det vil sannsynligvis være betydelig variasjon mellom emner i bruksgrad, og hvis bare en brøkdel av emner som ble tildelt den sterke lysenheten brukte den konsekvent, ville den totale effekten være svakere og muligens savnet i en to-gruppeanalyse. Å bruke varigheten av enhetens drift vil gjøre det mulig for etterforskerne å sammenligne forsøkspersoner som brukte det i betydelig grad med forsøkspersoner som nesten ikke bruker det i det hele tatt, og vil sannsynligvis gi et godt estimat på hvor mye nytte som oppnås ved ulike grader av bruk.

Dette er spesielt viktig for nevroavbildningskomponenten. Hvis etterforskerne sammenlignet aktive versus placebo-enheter, ville bare halvparten av de nevrobildede forsøkspersonene motta den aktive enheten, noe som kan føre til at etterforskerne sammenligner pre versus post-effekter hos bare 8-10 personer. I denne reviderte utformingen vil alle de nevrobildede prøvene (n = 16-20) motta den aktive behandlingen, noe som gjør sammenligningene før etterpå sterkere, spesielt når de justeres for varigheten av enhetens aktivering.

For det andre vil bruk av varighet av enhetsaktivering som den uavhengige variabelen lette rekrutteringen markant. Hvis etterforskerne brukte en placeboenhet, må de angi i det informerte samtykket at forsøkspersoner kan få en placeboenhet, uten å avsløre hva placeboen er. I stedet kan etterforskerne nå indikere i det informerte samtykket at alle forsøkspersoner vil motta en enhet som de mener er biologisk aktiv og at ingen placebo vil bli brukt.

Dette gjør også protokollen enklere ettersom vurderere ikke trenger å være blinde for enhetstype. Alt etterforskerne trenger å gjøre er å sørge for at vurdererne forblir uvitende om varigheten av enhetens aktivering.