Регистрация / Вход
Прислать материал

Нейрофизиологические корреляты ЭЭГ влияния циркадианной системы на функциональное состояние организма человека

Сведения об участнике
ФИО
Романчук Наталья Петровна
Вуз
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о жизни и медицина
Раздел области наук
Фундаментальная медицина и физиология
Тема
Нейрофизиологические корреляты ЭЭГ влияния циркадианной системы на функциональное состояние организма человека
Резюме
Работа посвящена определению закономерностей управления функциональными состояниями организма человека со стороны циркадианной системы при адекватной активации фоторецепторов циркадианных часов сетчатки глаз. Выделены основные полисомнографические предикторы, влияющие на тяжесть инсомнии, которые будут использованы как маркеры влияния активации циркадианных часов на восстановление эффективности сна у пациентов с нарушением цикла «бодрствование-сон». В дальнейшем будут выявлены быстрые и пролонгированные эффекты динамики ритмов ЭЭГ, изменение уровня мелатонина сульфата в моче после воздействия на сетчатку глаза световым излучением с максимумом длины волны 480 нм.
Ключевые слова
циркадианная система, голубой спектр света, ЭЭГ, мелатонин, полисомнография, психофизиологическая инсомния
Цели и задачи
Цель работы: выявить основные закономерности управления функциональными состояниями организма человека со стороны циркадианной системы в условиях адекватной активации фоторецепторов циркадианных часов сетчатки глаз.

Задачи работы:
1. Оценить с применением специальных тестов качество ночного сна и последующей дневной активности у практически здоровых испытуемых и у пациентов с нарушением цикла «бодрствование-сон».
2. Изучить изменения полисомнографических показателей в зависимости от качества ночного сна у пациентов с психофизиологической инсомнией.
3. Изучить влияние активации циркадианных часов при восприятии голубого спектра видимого света в области 480 нм на восстановление эффективности сна у пациентов с нарушением цикла «бодрствование-сон».
4. Выявить быстрые эффекты динамики основных ритмов ЭЭГ при воздействии на сетчатку глаза испытуемых световым излучением в узкой области голубого света с максимумом в области 480 нм.
5. Изучить пролонгированные эффекты специфической активации циркадианных часов человека с помощью длительного мониторинга ЭЭГ активности.
6. Определить уровни мелатонина сульфата в моче испытуемых в условиях вызванной активации циркадианных часов при восприятии голубого спектра видимого света в области 480 нм.
Введение

Управление циркадианными часами имеет важное значение для нормализации ночного сна, а также для устранения ряда заболеваний нервной и эндокринной системы. По данным отечественных исследований, количество больных, не удовлетворенных своим сном, превышает 45%.  Развитие представлений о меланопсин-содержащих ганглиозных клетках сетчатки  позволило по-новому оценить роль циркадианных часов и внешней освещенности в управлении функциональными состояниями организма. Стимуляция фоторецепторов циркадианных часов происходит при спектре видимого света в диапазоне 480±5 нм. В СамГМУ создано электронное устройство для воздействия на биоритмы человека (патенты РФ №124148 и №128494) с источником света, имеющим максимум длины волны 480 нм.

 

Методы и материалы

Первый этап исследования: Для изучения управления циклом «сон-бодрствование» и определения изменений полисомнографических показателей в зависимости от выраженности инсомнических нарушений у пациентов с психофизиологической инсомнией было обследовано 60 пациентов, обратившихся за сомнологической помощью на кафедру неврологии и нейрохирургии СамГМУ. Возраст исследуемых был от 24 до 59 лет. Средний возраст составил 44,4±8,8 лет. 

Методы исследования:

  • Анкетирование пациентов с помощью анкеты индекса тяжести бессонницы (ISI).
  • Полисомнографическое обследование (с помощью портативной полисомнографической диагностической системы Alice PDX, Philips).

 

Второй этап исследования: Объект исследования – практически здоровые добровольцы (30 человек в возрасте 18-20 лет). Группа сравнения – 30 пациентов, имеющих нарушения цикла «бодрствование-сон», сопоставимых по полу и возрасту.

Методы исследования:

  • Регистрация ЭЭГ с помощью 128-канальной системы записи ЭЭГ.
  • Определение качества дневной активности и ночного сна с помощью опросника PSQI.
  • Суточное мониторирование сна и бодрствования с определением профиля сна, кортикальных реакций ЭЭГ, ЧСС (посредством амбулаторной регистрации полисомнографии).
  • Стимуляция меланопсин-содержащих ганглиозных клеток сетчатки с помощью запатентованного устройства для управления биоритмами, генерирующего световой поток с пиковой длиной волны 480±5 нм.
  • Определение уровня содержания мелатонина сульфата в моче методом ИФА.
Описание и обсуждение результатов

На первом этапе работы в качестве обследуемых выступили 60 пациентов с психофизиологической инсомнией, обратившихся за сомнологической помощью.

Всем пациентам проводилось анкетирование с помощью анкеты индекса тяжести бессонницы (ISI). Всем испытуемым для объективизации предъявляемых пациентами нарушений сна и для исключения вторичного генеза инсомнии проводилось полисомнографическое обследование. В качестве основных показателей проводимого полисонографического обследования выступали: общее время сна (TST), относительное и абсолютное время нахождения в первой (N1), второй (N2) стадиях, дельта-сне (N3) и фазе быстрого сна (REM) и их латентности. Отдельно изучалось время бодрствования в течение сна (TWT), наступление бодрствования после засыпания (устойчивой второй стадии сна) – WASO, эффективность сна. В качестве критерия оценки избыточной активации ЭЭГ проводился подсчет количества спонтанных активаций ЭЭГ (Arousal).

С помощью автоматизированного линейного моделирования была сформирована модель влияния регистрируемых полисомнографических показателей на тяжесть инсомнии у обследуемых в соответствии с баллом ISI. Исходя из этой модели, к нарастанию тяжести инсомнии приводят 3 основных показателя:

  • увеличение латентности REM сна,
  • уменьшение процентной представленности медленноволнового сна,
  • индекс спонтанной активации ЭЭГ (но его значимость крайне низкая).

Данные предикторы в дальнейшем будут использованы в качестве маркеров влияния активации циркадианных часов на восстановление эффективности сна у пациентов с нарушением цикла «бодрствование-сон». Также будут изучены быстрые и пролонгированные эффекты динамики основных ритмов ЭЭГ, изменения уровня мелатонина сульфата в моче после воздействия на сетчатку глаза испытуемых световым излучением с максимумом длины волны в области 480 нм.

Выводы: На формирование жалоб пациентов, страдающих психофизиологической инсомнией, влияют объективные изменения, выявляемые при полисомнографическом исследовании. Основными предикторами являются латентность REM сна, относительное время медленноволнового сна и количество спонтанных активаций ЭЭГ. Данные показатели свидетельствуют о важности в организации ночного сна первого цикла сна, поскольку именно его нарушения приводят к удлинению  латентности REM сна. Снижение относительного времени медленноволнового сна с вторичным увеличением времени поверхностных стадий сна играют роль в формировании субъективного ощущения качества ночного сна.

Направления использования полученных и ожидаемых результатов исследования:

  • Будет предложен способ профилактики и лечения нарушений биоритмов человека, инсомний, нейроэндокринных нарушений, связанных с десинхронозами, депрессий.
  • На основе результатов данной работы планируется разработка технологии ускоренного обучения и коррекции когнитивных нарушений.
Используемые источники
1. Антипов И.Е., Захаров А.В., Повереннова О.И., Неганов В.А., Ерофеев А.Е. Возможности различных методов автоматического распознавания стадий сна // Саратовский научно-медицинский журнал. – 2012. – Т. 8, № 2. – С. 374-379.
2. Пятин В.Ф., Романчук Н.П., Романчук П.И., Малышев В.К., Сергеева М.С., Фадеева А.В., Никитин О.Л. Способ нормализации циркадианных ритмов человека // Патент РФ на изобретение № 2533965 от 27.11.2014.
3. Пятин В.Ф. Устройство для воздействия на биоритмы человека // Патент РФ на полезную модель №128494 от 27.05.2013.
4. Bailes H.J., Lucas R.J. Human melanopsin forms a pigment maximally sensitive to blue light (λmax ≈ 479 nm) supporting activation of G(q/11) and G(i/o) signalling cascades // Proceedings of the royal society B: Biol Sci. – 2013. – Vol.280 (1759): 20122987.
Information about the project
Surname Name
Romanchuk Natalya
Project title
Neurophysiological EEG correlates of the influence of circadian system on a functional condition of the human organism
Summary of the project
The research is devoted to determination of control patterns of functional conditions of the human organism by the circadian system with adequate activation of the circadian clock photoreceptors of the retina. The main polysomnographic predictors influencing the severity of insomnia were identified. These parameters will be used as markers of the effect of circadian clock activation to restore sleep efficiency in patients with impaired cycle "wake-sleep." On the next stage of the study we will identify rapid and prolonged effects of EEG rhythms dynamics, levels of melatonin sulfate in urine after exposure by light with peak wavelength of 480 nm to the retina.
Keywords
circadian system, blue light spectrum, EEG, melatonin, polysomnography, psychophysiological insomnia