Wpływ fototerapii Litebook EDGE™ na wyniki w nauce i aktywność mózgu (LiteBook)

Kiedy dzieci przechodzą przez okres dojrzewania, zmienia się czas ich cyklu snu i czuwania, a dzieci doświadczają silnej potrzeby kładzenia się spać i późnego wstawania. Dlatego duży odsetek normalnych nastolatków przychodzi codziennie do szkoły z niewystarczającą ilością snu, co może mieć znaczny wpływ na ich wyniki w nauce.

Coraz więcej badań na ludziach pokazuje, że sen sprzyja uczeniu się i zapamiętywaniu. I odwrotnie, brak snu ma negatywny wpływ na funkcje poznawcze i behawioralne. Stosunkowo niewiele badań dotyczyło wpływu braku snu na zdolności poznawcze u nastolatków. W tych badaniach całkowity brak snu był związany z upośledzoną wydajnością pamięci i zmniejszoną szybkością obliczeniową, podczas gdy częściowy brak snu był związany z deficytami rozumowania i kreatywności werbalnej. Na przykład nastolatki śpiące dłużej niż 8 godzin dziennie miały znacznie wyższą zdolność rozumowania niż ich rówieśnicy, którzy spali mniej niż 8 godzin dziennie. Niektóre badania wykazały, że prostszy proces poznawczy, taki jak pamięć robocza i szybkość obliczeniowa, może nie mieć znaczącego wpływu na jedną noc snu ograniczoną do 4 do 5 godzin. Jednak nawet łagodne ograniczenie snu o godzinę lub dłużej, jeśli utrzymuje się przez kilka dni, może prowadzić do problemów z pamięcią tak poważnych, jak po całkowitym pozbawieniu snu.

Wrażliwość mózgu nastolatka na subtelne zaburzenia snu została podkreślona w badaniu, w którym 12-14-latkom pozwolono grać w stymulujące gry komputerowe lub oglądać telewizję tuż przed snem. To doświadczenie wydłużyło latencję snu, zwiększyło fazę snu 2 i zmniejszyło sen wolnofalowy. Ten niewielki stopień ograniczenia snu znacznie osłabił konsolidację pamięci werbalnej. Suboptymalny czas snu u nastolatków był również związany ze słabymi wynikami w teście uczenia się cyfr seryjnych podczas porannych sesji testowych, ale nie podczas sesji popołudniowych. Między 58-68% uczniów szkół średnich ankietowanych w Ontario twierdzi, że czuje się „naprawdę śpiący” między 8 a 10 rano. W związku z tym osiągnięcia na wczesnych zajęciach porannych mogą najbardziej ucierpieć u nastolatków pozbawionych snu.

Na szczęście sen wystarczy tylko nieznacznie wydłużyć, aby poprawić funkcje poznawcze u dzieci. Sadeh wykazał, że wyniki w zadaniach związanych z pamięcią, uwagą i czujnością u dzieci poprawiły się znacząco po 1 godzinie przedłużenia snu przez trzy kolejne noce. Gais i Backhaus wykazali również korzystny wpływ snu na konsolidację pamięci u dzieci i młodzieży.

Ogólnie rzecz biorąc, istnieją przekonujące dowody naukowe na to, że dzieci w wieku szkolnym, zwłaszcza młodzież, są chronicznie pozbawione snu, że stopień ograniczenia snu, którego doświadczają, wywiera widoczny wpływ na kodowanie pamięci, konsolidację i szybkość przetwarzania oraz że nawet niewielki wzrost snu spowoduje wymierne poprawa funkcji poznawczych. Głównym powodem, dla którego nastolatki są pozbawione snu, jest naturalnie występujące opóźnienie fazowe ich zegara biologicznego, co skutkuje skłonnością do pozostawania do późnego wieczora, co jest niezgodne z porą wczesnego wstawania, jakiej zwykle wymagają szkoły. Zabiegi światłem w odpowiednim czasie mogą przyspieszyć zegar biologiczny, potencjalnie odwracając ten problem.

Hipoteza, którą badacze proponują przetestować, jest taka, że ​​konsekwentne poranne korzystanie z urządzenia do terapii jasnym światłem Litebook Edge™ w połączeniu z dwugodzinnym używaniem przed snem okularów blokujących światło niebieskie podczas oglądania ekranów wideo przesunie fazę okołodobową cyklu snu i czuwania normalnej młodzieży. To z kolei umożliwi im wcześniejsze zasypianie i większą ilość snu w ciągu tygodnia szkolnego. W konsekwencji będą się łatwiej budzić, czuć się bardziej rozbudzonym na wczesnych zajęciach i lepiej wypadają w testach wydajności akademickiej, uwagi i pamięci roboczej. Terapia światłem poprawi funkcjonalną łączność obszarów przedczołowych zaangażowanych w uwagę. Stopień poprawy funkcji poznawczych, uwagi oraz funkcjonalnych i strukturalnych pomiarów MRI będzie bezpośrednio związany ze średnim czasem spędzonym każdego dnia na aktywacji (i przypuszczalnie używaniu) urządzenia, co będzie niezależną zmienną w analizach statystycznych.

Jest to jednoramienne badanie, a wszyscy uczestnicy otrzymają aktywne leczenie. Urządzenie zostało zaprojektowane do monitorowania stopnia używania, a głównym pytaniem statystycznym jest to, czy istnieje znaczący związek między stopniem użytkowania a poprawą pomiarów czuwania, czujności i wydajności poznawczej.

Takie podejście polegające na wykorzystaniu czasu aktywacji urządzenia jako zmiennej niezależnej w małym badaniu wstępnym zapewnia kilka korzyści w porównaniu z badaniem dwuramiennym porównującym jasne białe światło z czerwonym światłem placebo lub innym typem urządzenia mechanicznego. Po pierwsze, wcześniej obliczone miary wielkości efektu zakładały, że osoby z obu grup będą korzystać z urządzenia. Prawdopodobnie będzie istniała znaczna zmienność między badanymi pod względem stopnia używania, a jeśli tylko ułamek badanych, którym przypisano urządzenie z jasnym światłem, używał go konsekwentnie, ogólny wpływ byłby słabszy i prawdopodobnie niezauważalny w analizie dwóch grup. Wykorzystanie czasu działania urządzenia umożliwi badaczom porównanie osób, które używały go w znacznym stopniu z osobami, które prawie go nie używają, i prawdopodobnie zapewni dobre oszacowanie korzyści płynących z różnych stopni użytkowania.

Jest to szczególnie ważne w przypadku komponentu neuroobrazowania. Gdyby badacze porównali urządzenia aktywne z placebo, wówczas tylko połowa pacjentów poddanych neuroobrazowaniu otrzymałaby aktywne urządzenie, co może sprawić, że badacze porównają efekty przed i po tylko u 8-10 osób. W tym poprawionym projekcie wszystkie neuroobrazowane próbki (n = 16-20) otrzymałyby aktywne leczenie, co wzmocniłoby porównania przed i po, zwłaszcza po dostosowaniu do czasu aktywacji urządzenia.

Po drugie, użycie czasu aktywacji urządzenia jako zmiennej niezależnej znacznie ułatwi rekrutację. Gdyby badacze zastosowali urządzenie placebo, musieliby wskazać w świadomej zgodzie, że badani mogą otrzymać urządzenie placebo, bez ujawniania, czym jest placebo. Zamiast tego badacze mogą teraz wskazać w świadomej zgodzie, że wszyscy uczestnicy otrzymają urządzenie, które ich zdaniem jest biologicznie aktywne i że żadne placebo nie będzie używane.

To również upraszcza protokół, ponieważ osoby oceniające nie muszą być ślepe na typ urządzenia. Wszystko, co badacze muszą zrobić, to upewnić się, że oceniający nie są świadomi czasu aktywacji urządzenia.