Badanie wpływu snu po treningu na uczenie się umiejętności motorycznych u osób z urazem mózgu

Pamięć proceduralna jest niezwykle ważna dla skuteczności rehabilitacji po urazowym uszkodzeniu mózgu (TBI). W szczególności podczas rehabilitacji osoby z TBI muszą ponownie nauczyć się wielu umiejętności motorycznych związanych z codziennymi czynnościami, aby poprawić wyniki funkcjonalne. Pojawiające się badania nad neuroplastycznością po uszkodzeniu mózgu zaczynają zwiększać nasze zrozumienie zasad uczenia się motorycznego i ich interakcji z treningiem mającym miejsce w neurorehabilitacji.

Istnieje wiele dowodów wskazujących na znaczenie snu w procesie uczenia się wśród zdrowych osób. W ramach tego zbioru badań nad snem i uczeniem proceduralnym istnieją istotne dowody wykazujące neuroplastyczność zależną od snu. Zgodnie z oczekiwaniami, uczestnicy przeszkoleni w zakresie zadania uczenia się motorycznego wykazują postępy w okresie szkolenia. Jednak w przypadku ponownego testu po okresie snu wydajność jest znacznie lepsza niż w przypadku ponownego testu po równoważnym okresie czasu czuwania. Rzeczywista poprawa wyuczonych umiejętności motorycznych przy braku dodatkowych prób praktycznych sugeruje, że można skrócić czas potrzebny do nauki umiejętności motorycznych, wprowadzając drzemkę w ciągu dnia po okresie treningu. Implikacje tych odkryć mogą być przełomowe w zastosowaniu do rehabilitacji urazów mózgu, gdzie uczenie się motoryczne może być głównym celem terapii fizycznych i zawodowych. Istnieją dowody na pozytywny wpływ snu na pamięć proceduralną i postępy w rehabilitacji wśród starszych osób po udarze mózgu, a badacze dysponują danymi pilotażowymi wykazującymi znaczny pozytywny wpływ drzemki potreningowej na uczenie się motoryczne w nabytej próbce urazu mózgu. Jednak mechanizmy nerwowe zaangażowane w ten proces po urazowym uszkodzeniu mózgu są mniej poznane.

Wśród zdrowych osób przeprowadzono liczne badania dotyczące biomarkerów neuronalnych, które mogą określić ilościowo wpływ snu na uczenie się motoryczne. Badania wykazały, że zmiany w fizjologii snu i aktywacji neuronów po treningu korelują ze stopniem poprawy w testach po interwencji. Badania wykazały, że po drzemce trwającej 60-90 minut szybkość wykonywania czynności została zwiększona, a stopień wzmocnienia był związany z czasem trwania fazy 2 snu bez szybkich ruchów gałek ocznych (NREM). Ten związek ze snem fazy 2 NREM wykazano również po 20-minutowej drzemce. Ponadto stwierdzono, że zmiany w aktywacji neuronów w prążkowiu są bardziej wyraźne, gdy osoby śpią po treningu, niż gdy nie śpią. W innym badaniu, w którym noc snu miała miejsce między treningiem a powtórnym testem, zmiany w aktywności prążkowia były skorelowane ze wzrostem wydajności w zadaniu uczenia się motorycznego. Badanie to wykazało również zmiany EEG podczas snu po okresie treningowym w zakresie aktywności wrzeciona snu, kształtu fali związanego ze snem NREM w fazie 2.

Podczas gdy nasze wstępne ustalenia wskazują na dowody na uczenie się motoryczne offline po drzemce wśród osób z nabytym uszkodzeniem mózgu, brakuje badań nad mechanizmami działania napędzającymi tę reakcję wśród osób z TBI. Lepsze zrozumienie neurofizjologii i jej wpływu na wielkość efektu jest kluczowym krokiem w określeniu, które osoby prawdopodobnie odniosą korzyści z tej interwencji behawioralnej.

Cel szczegółowy 1 – Interwencja behawioralna: W próbie osób z TBI żyjących w społeczności wykaż większą poprawę w zadaniu uczenia się sekwencji motorycznych po drzemce w ciągu dnia w porównaniu z równoważnym czasem spędzonym na jawie i odpoczynku. W tym celu zbadane zostaną również indywidualne różnice pod względem danych demograficznych i charakterystyki urazów, które przyczyniają się do wielkości efektu.

Hipoteza 1. Osoby narażone na drzemkę po okresie treningu w zadaniu uczenia sekwencji motorycznych wykażą większą poprawę szybkości i dokładności od zakończenia treningu do ponownego testowania po drzemce.

Pytanie badawcze 1. W jaki sposób wielkość efektu koreluje z czynnikami demograficznymi i charakterystyką obrażeń? Cel szczegółowy 2-Funkcjonalne neuroobrazowanie: Zbadanie neuronalnych korelatów uczenia się motorycznego off-line wśród osób z TBI, które miały drzemkę po treningu w zadaniu uczenia się sekwencji motorycznych za pomocą funkcjonalnego MRI, w porównaniu z grupą kontrolną, która otrzymała równoważny okres czasu obudzony.

Hipoteza 2. Osoby z grupy drzemki będą wykazywać wyraźniejsze zmiany aktywacji w obrębie prążkowia i kory ruchowej w porównaniu z tymi, którzy nie spali i odpoczywali.

Cel szczegółowy 3 — Fizjologia snu: Zbadanie aspektów fazy 2 snu związanych ze wzrostem wydajności (czas trwania fazy 2 i stopień aktywności wrzeciona) występujący podczas drzemki po treningu.

Hipoteza 3a. Wśród uczestników z grupy drzemki będzie istotna dodatnia korelacja między stopniem poprawy a czasem trwania fazy 2 snu.

Hipoteza 3b. Wśród uczestników grupy drzemki wystąpi istotna dodatnia korelacja między stopniem poprawy a gęstością wrzecion snu.