Исследование того, как сон после тренировки может повлиять на изучение двигательных навыков у людей с черепно-мозговой травмой

Процедурная память жизненно важна для эффективности реабилитации после черепно-мозговой травмы (ЧМТ). В частности, во время реабилитации люди с ЧМТ должны повторно освоить многие двигательные навыки, связанные с повседневной деятельностью, для улучшения функциональных результатов. Новые исследования нейропластичности после повреждения головного мозга начинают углублять наше понимание принципов двигательного обучения и того, как они взаимодействуют с тренировками, которые имеют место при нейрореабилитации.

Существует множество доказательств, свидетельствующих о важности сна для процедурного обучения у здоровых людей. В рамках этого массива исследований сна и процедурного обучения есть существенные доказательства, демонстрирующие нейропластичность, зависящую от сна. Участники, прошедшие обучение двигательным навыкам, как и ожидалось, демонстрируют улучшения в течение периода обучения. Однако при повторном тестировании после периода сна производительность значительно лучше, чем при повторном тестировании после аналогичного периода бодрствования. Фактическое улучшение выученного моторного навыка в отсутствие дополнительных практических испытаний предполагает, что можно сократить время, необходимое для обучения моторному навыку, включив дневной сон после периода обучения. Последствия этих результатов могут быть новаторскими применительно к реабилитации после травм головного мозга, где двигательное обучение может быть основным направлением физической и трудовой терапии. Имеются данные о положительном влиянии сна на процедурную память и прогресс реабилитации у пожилых людей после инсульта, и у исследователей есть экспериментальные данные, показывающие существенное положительное влияние дневного сна после тренировки на двигательное обучение в выборке с приобретенной травмой головного мозга. Однако нейронные механизмы, участвующие в этом процессе после черепно-мозговой травмы, менее изучены.

Среди здоровых людей проводятся многочисленные исследования нейронных биомаркеров, которые могут количественно оценить влияние сна на двигательное обучение. Исследования показали, что изменения в физиологии сна и нейронной активации после тренировки коррелируют со степенью улучшения при тестировании после вмешательства. Исследования показали, что после 60-90-минутного сна скорость работы увеличивалась, и степень улучшения была связана с продолжительностью 2-й стадии сна с небыстрыми движениями глаз (NREM). Эта связь со стадией 2 NREM-сна также была показана после 20-минутного сна. Кроме того, было обнаружено, что изменения в активации нейронов в стриатуме более выражены, когда люди спали после тренировки, чем когда они бодрствовали. В другом исследовании, в котором между тренировкой и повторным тестом была ночь сна, изменения в стриарной активности коррелировали с повышением производительности при выполнении задания на двигательное обучение. Это исследование также показало доказательства изменений ЭЭГ во время сна после тренировочного периода в количестве активности сонного веретена, форма волны, связанная со стадией 2 NREM-сна.

В то время как наши предварительные результаты свидетельствуют о том, что у людей с приобретенной черепно-мозговой травмой после сна наблюдается автономное двигательное обучение, исследования механизмов действия, вызывающих эту реакцию у людей с ЧМТ, отсутствуют. Лучшее понимание нейрофизиологии и ее влияния на величину эффекта является важным шагом в определении того, какие люди, скорее всего, выиграют от этого поведенческого вмешательства.

Конкретная цель 1 — поведенческое вмешательство: в выборке людей с ЧМТ, проживающих в сообществе, продемонстрировать большее улучшение в выполнении задачи обучения двигательной последовательности после дневного сна по сравнению с эквивалентным временем, проведенным бодрствованием и отдыхом. Эта цель также позволит изучить индивидуальные различия с точки зрения демографии и характеристик травм, влияющих на величину эффекта.

Гипотеза 1. Люди, подвергшиеся дневному сну после периода обучения выполнению задания на изучение двигательной последовательности, продемонстрируют большее улучшение скорости и точности с момента окончания обучения до повторного тестирования после дневного сна.

Исследовательский вопрос 1. Как величина эффекта коррелирует с демографическими факторами и характеристиками травм? Конкретная цель 2. Функциональная нейровизуализация: изучить нейронные корреляты автономного двигательного обучения у людей с ЧМТ, которым дали вздремнуть после обучения выполнению задачи обучения двигательной последовательности с использованием функциональной МРТ, по сравнению с контрольной группой, получившей эквивалентный период времени. бодрствующий.

Гипотеза 2. У лиц в группе дневного сна будут более выражены изменения активации в стриатуме и моторной коре по сравнению с теми, кто бодрствовал и отдыхал.

Конкретная цель: физиология 3-го сна: исследовать аспекты 2-й стадии сна, связанные с приростом производительности (продолжительность 2-й стадии и степень активности веретена), возникающие в период дневного сна после тренировки.

Гипотеза 3а. Среди участников группы дневного сна будет значимая положительная корреляция между степенью улучшения состояния и продолжительностью 2-й стадии сна.

Гипотеза 3б. Среди участников группы дневного сна будет наблюдаться значительная положительная корреляция между степенью улучшения и плотностью веретен сна.