Closed-loop auditory stimulation of slow-wave sleep: applications and mechanisms of function

Abstract

Nefarmakologické modulace spánku představují důležitý nástroj pro kauzální studium funkcí spánku. Sluchová neboli akustická stimulace, a zejména zpětnovazebná sluchová stimulace (closed-loop auditory stimulation, CLAS), je inovativní, snadno aplikovatelnou a účinnou metodu pro ovlivňování spánku. Tato práce představuje naše originální výzkumy týkající se aplikace CLAS (Studie 1) a mechanismů jejího působení (Studie 2) u pacientů s chronickou nespavostí. Studie 1 hodnotila proveditelnost a účinnost CLAS pro zlepšení subjektivní kvality spánku a konsolidace paměti u chronické nespavosti. Tato křížová, placebem kontrolovaná studie zahrnovala 27 účastníků, kteří podstoupili dvě noci buď s CLAS, nebo s falešnou stimulací, přičemž byli monitorováni polysomnografií, škálami pro hodnocení subjektivní kvality spánku a testem párového asociačního učení pro měření konsolidace paměti přes noc. Počáteční výsledky od 7 účastníků ukázaly, že i když CLAS významně zvýšila amplitudu a sílu pomalých oscilací během NREM3, neměla vliv na konsolidaci paměti závislé na spánku, celkovou architekturu spánku, počet probuzení, výskyt spánkových vřetének nebo subjektivní kvalitu spánku. Studie 2 zkoumala mechanismy CLAS a její účinky na pomalé oscilace u podmnožiny 9 účastníků ze Studie 1, přičemž porovnávala metody stimulace...

Non-pharmacological manipulations of sleep represent an important tool to study the function of sleep causally. Auditory stimulation, and closed-loop auditory stimulation (CLAS) in particular, represent an innovative, easy to apply, and effective method to alter sleep. This thesis introduced our original researchinCLAS application(Study 1) and mechanisms of action (Study 2) in a chronic insomnia population for the first time. Study 1 assessed the feasibility and efficacy of CLAS for improving sleep quality and memory consolidation in chronic insomnia. This crossover, sham-controlled study involved 27 participants undergoing two nights of either CLAS or sham stimulation, monitored via polysomnography to measure sleep parameters, along with scales for assessing subjective sleep quality and a word-pair memory task for measuring overnight memory consolidation. Initial findings from 7 participants with sufficient amount of stimulations indicated that while CLAS significantly increased slow oscillation (SO) amplitude and power during slow-wave sleep, it did not alter sleep-dependent memory consolidation, overall sleep architecture, number of arousals, discrete sleep spindles, or subjective sleep quality. Additionally, Study 2 explored CLAS mechanisms with their effects on SOs on a subset of 9...