Как спит наш мозг: хроника бессонных ночей и кратковременных недосыпов

Отличительные модели активности мозга при нарушениях сна и недосыпании
Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Open Network, проливает свет на то, как хронические нарушения сна и временное недосыпание влияют на мозг. В ходе исследования было установлено, что у людей с долгосрочными нарушениями сна наблюдаются постоянные изменения в областях, связанных с обработкой эмоций и вознаграждений, в то время как у людей, испытывающих краткосрочную потерю сна, происходят характерные изменения в подкорковом центре мозга – таламусе. Данные результаты позволяют предположить, что оба типа проблем со сном связаны с изменениями в мозге, но влияют на разные нейронные системы.

Нарушения сна и недостаток сна распространены по всему миру, но их биологические последствия до конца не изучены. Плохой сон является известным фактором риска для различных психических заболеваний и часто наблюдается вместе с нейропсихиатрическими расстройствами. Недавние достижения в области нейровизуализации помогли исследователям начать формировать карту того, как плохой сон влияет на функцию и структуру мозга, но много вопросов остается без ответов. В частности, неясно, имеют ли хронические нарушения сна и краткосрочное недосыпание общие мозговые аномалии или же они затрагивают разные системы.

"Мы заинтересовались этой темой, потому что нарушения сна невероятно распространены и оказывают глубокое влияние на ежедневное функционирование и психическое здоровье. Несмотря на высокую распространенность и общие дневные симптомы, сопутствующие заболевания и даже генетические факторы риска среди различных нарушений сна, исследования часто сосредотачивались на этих состояниях изолированно", – отмечает автор исследования Герион Рейман из Университетской больницы Ахена.

"Похожим образом, исследования, связанные с экспериментально индуцированным недосыпанием у здоровых людей, редко связываются с хроническими нарушениями сна, хотя возможность перекрывающихся мозговых механизмов остается актуальной темой обсуждения. Дополняя это, многие нейровизуализационные исследования страдают от небольшого размера выборки и методологической неоднородности. Мы хотели заполнить эти пробелы, исследуя, имеют ли хронические нарушения сна и краткосрочная потеря сна общие или отличительные невробиологические основы, и делать это в масштабном мета-аналитическом каркасе."

Исследователи провели масштабный многомодальный нейровизуализационный мета-анализ. Они систематически проанализировали исследования нейровизуализации из нескольких баз данных, включая работы по различным видам нарушений сна, таким как бессонница, обструктивное апноэ сна, нарколепсия и синдром беспокойных ног, а также исследования, examining healthy individuals undergoing experimental sleep deprivation. В общей сложности анализ включал данные из 231 исследования, охватывающего 140 экспериментов и почти 3400 участников после учета пересекающихся выборок. Были включены только те исследования, которые использовали структурное или функциональное изображение всего мозга и имели значительные результаты, сравнивающие людей с нарушениями сна с здоровыми контрольными группами.

Исследователи использовали метод, называемый оценкой вероятности активации, чтобы найти области мозга, которые постоянно показывали изменения во всех исследованиях. Были проведены отдельные анализы для долгосрочных нарушений сна и для краткосрочного недосыпания. Также провели контрастный анализ, чтобы непосредственно сравнить две группы, а также анализы функциональной связи, чтобы определить, как затронутые области мозга взаимодействуют с остальной частью мозга.

Мета-анализ показал, что у людей с хроническими нарушениями сна постоянно наблюдаются изменения в двух областях мозга: двусторонней подгенуальной передней поясной коре (sgACC) и правой миндалевидной железе и гиппокампе. Эти области активно участвуют в регуляции эмоций, обработке вознаграждений и памяти. В отличие от них, у людей, испытывающих кратковременную потерю сна, отмечались постоянные изменения в правом таламусе, области, участвующей в регуляции внимания, сенсорной обработки и бдительности.

Анализы поведенческого декодирования предположили, что аномалии в подгенуальной передней поясной коре связаны с разумом, обработкой вознаграждений и восприятием вкуса. Изменения в правой миндалевидной железе и гиппокампе связаны с негативными эмоциями, такими как гнев, тревога и печаль, а также с памятью и респираторной интероцепцией. Изменения в таламусе, наблюдаемые у людей, лишенных сна, были связаны с терморегуляцией, восприятием боли и контролем движений.

Важно отметить, что не было обнаружено доказательств перекрывающихся аномалий между долгосрочными нарушениями сна и краткосрочным недосыпанием. Анализы функциональной связи показывают, что области, затронутые нарушениями сна, в основном соединены с другими областями, участвующими в регуляции эмоций и самомасштабной мысли, в то время как изменения в таламусе, связанные с недосыпанием, связаны с областями, поддерживающими внимание, планирование действий и сенсорную обработку. Это говорит о том, что хотя оба состояния влияют на функцию мозга, они делают это по-разному.

"Наше исследование показывает, что хронические нарушения сна и краткосрочный недосып влияют на разные области мозга, что предполагает различие в основных механизмах" – сказал Рейман в интервью PsyPost. "Хронические расстройства постоянно влияют на области, связанные с эмоциями и памятью, такие как sgACC, amygdala и hippocampus, что помогает объяснить общие симптомы, такие как усталость, изменения настроения и проблемы с памятью. В то время как краткосрочная потеря сна связана с правым таламусом, что совпадает с острыми эффектами, такими как ухудшение концентрации и физический дискомфорт."

Дополнительные анализы предоставили дополнительную поддержку этим выводам. Аномалии в подгенуальной передней поясной коре и правой миндалевидной железе и гиппокампе наблюдались среди нескольких типов нарушений сна, особенно бессонницы и обструктивного апноэ сна. В то время как изменения в таламусе последовательно наблюдались в исследованиях как полной, так и частичной потери сна. Полученные результаты, касающиеся таламуса, особенно устойчивы и остаются стабильными даже с учетом потенциального смещения публикаций.

"Одним из самых удивительных аспектов было четкое нейробиологическое разделение между хроническими нарушениями сна и кратковременным недосыпанием", – продолжил Рейман. "Несмотря на перекрывающиеся симптомы, затронутые области мозга не показали анатомического перекрытия. Это говорит о том, что хотя ощущения могут быть похожи, основные механизмы могут быть принципиально различными – важное понимание как для диагностики, так и для стратегий лечения."

Но у исследования, как и у всех исследований, есть ограничения.

"Хотя мета-анализ способен генерировать устойчивый результат, представляющий конвергентные результаты в литературе, это сопряжено с недостатками или ограничениями, так как он не может представлять всю литературу нейровизуализации, поскольку существуют критерии исключения", – отметил Рейман. "Некоторые нарушения сна, как бессонница и обструктивное апноэ, были перепредставлены, в то время как другие, как периодическое движение конечностей или врожденный центральный гиповентиляционный синдром, недопредставлены, что может повлиять на универсальность полученных результатов."

"Дополнительно, включенные исследования довольно неоднородны, в протоколах по недосыпанию, различиях между тем, получали ли участники лечение и как долго они испытывали расстройство. Наконец, на основе этого анализа мы не можем напрямую сказать, как области связаны с расстройствами: является ли это симптоматикой или этиологией."

Исследователи подчеркивают, что будущие исследования должны направить свои усилия на то, чтобы выяснить, как лечение нарушений сна может повлиять на выявленные мозговые аномалии. Также будет важно исследовать, являются ли наблюдаемые изменения в мозге причиной нарушений сна или их следствием. Кроме того, лучшее понимание взаимосвязи между конкретными симптомами, такими как усталость, перепады настроения или проблемы с памятью, и изменениями в областях мозга, таких как миндалина и таламус, может помочь в разработке новых методов лечения.

"Нашей долгосрочной целью является лучшее понимание нейробиологических основ нарушений сна, как то, что объединяет разные расстройства, так и как они отличаются от краткосрочной потери сна", – объяснил Рейман. "Мы стремимся изучить, как конкретные области мозга и сети, такие как миндалина, гиппокамп и sgACC, связаны с дневной дисфункцией и отражают ли эти аномалии симптомы или основные причины. Эти знания могут проложить путь к более целенаправленным терапиям, таким как когнитивно-поведенческая терапия (КПТ), интервенции, направленные на эмоции, или методы нейромодуляции, такие как транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС), которые специально обращаются к затронутым областям мозга."

Исследование "Отличительные конвергентные изменения мозга при нарушениях сна и недосыпании: мета-анализ" было автором Герионом М. Рейманом, Алирезой Хосейни, Михриканом Кочак, Мелиссой Бесте, Винсентом Кюпперсом, Иваной Розенцвейг, Дэвидом Эльменхорстом, Габриэлем Натаном Пиресом, Анжелой Р. Лэрд, Петером Т. Фоксом, Каем Шпигельхальдером, Катрин Ретц, Симоном Б. Айкхоффом, Вероникой И. Мюллер и Масудом Тахмасианом.