Nastolatkowie, brak snu i impulsywność, czyli duże spięcie w sieciach neuronalnych

Nastolatkowie, brak snu i impulsywność, czyli duże spięcie w sieciach neuronalnych

Impulsywność i porywczość to jedne z najbardziej typowych cech przypisywane osobom w wieku nastoletnim. Zrozumienie podłoża neurobiologicznego tych, nazwijmy to, przypadłości, jest niezwykle istotne z punktu widzenia skutków zdrowotnych, jakie za sobą niesie. Dotychczasowe badania nad impulsywnością zakładały jego powiązania z zaburzeniami w mezolimbicznym szlaku dopaminergicznym (układ nagrody) oraz korze czołowej. Znacznie mniej uwagi przykuwało funkcjonowanie sieci neuronalnych. W 2011 roku Beebe i wsp. powiązali naturalne dla wieku młodzieńczego zaburzenia snu z obniżoną możliwością kontroli emocji. Nie od dzisiaj wiadomo, że odpowiednio długi (m.in. 6h) i nieprzerwany sen jest gwarantem dobrego samopoczucia, wyższej odporności organizmu oraz szybszej regeneracji. Nie bez kozery zatem jakiekolwiek nieprawidłowości w dobowym rytmie czuwania i snu, najczęściej wiążą się z szeregiem skutków ubocznych zarówno u ludzi, jak i zwierząt. Okazuje się jednak, że to właśnie nastolatkowie najdotkliwiej odczuwają brak snu. I mowa tutaj nie tylko o ogólnym rozdrażnieniu. Skrócenie snu o kilka godzin może skutkować obniżeniem zdolności kognitywnych (głównie poprzez zaburzenia w sieciach neuronalnych kory przedczołowej). To dopiero wierzchołek góry lodowej. Znacznie bardziej niebezpieczną konsekwencją jest zwiększona skłonność do podejmowania ryzyka, w tym przyjmowania narkotyków, brawurowej jazdy samochodem czy nawiązywania podejrzanych znajomości.

Sprawa jest jednak znacznie bardziej skomplikowana, niż mogłoby się wydawać. Impulsywność ma wiele twarzy, a jej motorem może być szereg różnych czynników. Sytuacja wygląda podobnie w przypadku snu. Okazuje się, że dorośli po nieprzespanych nocach są bardziej podatni na bodźce emocjonalne o zabarwieniu negatywnym niż pozytywnym (Anderson i Platten, 2011). Inne badania wykorzystujące deprywację senną osób dorosłych potwierdziły taką zależność. Wiadomo było, że istnieje powiązanie pomiędzy brakiem snu a różnego rodzajami zaburzeń behawioralnych. Jak dotąd jednak niewielu próbowało rozwiązać zagadkę neuronalnego podłoża tej zależności.

DMN a zaburzenia behawioralne

W ostatniej dekadzie dużo uwagi poświęcono badaniom nad siecią standardowej aktywności mózgu (ang. default mode network, DMN). Jest to szczególny rodzaj spontanicznej aktywności, która występuje wtedy, gdy zminimalizowane (lub odcięte) są wszystkie bodźce pochodzące z zewnątrz. DMN jest zatem ściśle powiązany ze stanem spoczynku i snem. Wiadomo już, że u dzieci zmniejszenie połączeń synaptycznych w obrębie DMN wpływa na zwiększoną impulsywność (Inuggi i wsp., 2014). U dorosłych DMN znajduje się w obrębie środkowej części kory przedczołowej (ang. medial prefrontal cortex, mPFC), środkowej kory ciemieniowej (ang. medial parietal cortex) oraz bocznej części kory skroniowo-ciemieniowej (ang. lateral temporo-parietal cortex). Wszystkie zadania, które wymagają trwałego skupienia (nauka, przetwarzanie danych, rozmowa, słuchanie muzyki, czytanie, etc.), hamują DMN (Fox i Raichle, 2007). Badania z samego początku XXI wieku (Drummond i wsp., 2000), wykazały, że obszar kory przedczołowej jest niezwykle wrażliwy na zaburzenia snu nawet po jednej nieprzespanej nocy. Zwiększona aktywność neuronów w okolicy kory przedczołowej skorelowana jest z poprawą funkcji kognitywnych. Jednakże zależność pomiędzy jakością snu, impulsywnością a DMN u nastolatków na długo pozostawała tajemnicą.

Metody badania

Jaki jest zatem neuronalny łącznik między snem a impulsywnością u nastolatków? W opublikowanym niedawno (lipiec 2017) badaniach naukowcy z University of California przeprowadzili serię badań, która dała odpowiedź na to nurtujące pytanie. Sarah M. Tashjian wraz ze współpracownikami przebadali grupę 55 nastolatków (28 dziewczyn i 27 chłopców w wieku 14-18 lat). Wszyscy badani zobowiązani byli do noszenia specjalnego zegarka monitorującego sen przez dwa tygodnie. Pod uwagę badacze wzięli: długość snu, jego wydajność, liczbę przebudzeń w ciągu nocy oraz czas wybudzeń. Nastolatkowie musieli także wypełnić ankiety ze Skalą Impulsywności uwzględniającą 5 różnych czynników. Na podstawie wyników ankiet naukowcy nadali badanym rangi, gdzie numer 1 oznaczał osobę mało impulsywną, a numer 4 bardzo impulsywną. Po upływie dwóch tygodni od rozpoczęcia badań wszystkich ochotników przepadano metodą fMRI (celem zobrazowania zmian w DMN), a następnie poddano serii kolejnych testów badających ich zachowanie.

Wyniki i wnioski

Początkowa analiza snu nie wykazała żadnych nieprawidłowości. W grupie 55 nastolatków średnia długość snu wynosiła 6.98 godzin. Pomimo, że w weekend badani spali nieco dłużej (o około 38 minut), to znacznie częściej zdarzały im się wybudzenia i bezsenne chwile. Analiza statystyczna wykazała, że znacznie lepiej wysypiały się dziewczyny niż chłopcy. Jednakże nie próbowano wytłumaczyć dlaczego. Jak się później okazało, nie długość snu a jego jakość bezpośrednio koreluje z funkcjonowaniem DMN u nastolatków. U osób, które gorzej sypiały w nocy,  DMN obserwowane było głównie w lewej części kory przedczołowej. Zaskakująca jest jednak inna zależność. Nastolatkowie, których mózgi poddane badaniu fMRI wykazywały więcej połączeń DMN w obszarze kory przedczołowej, nie doświadczyli jakichkolwiek zaburzeń snu ani zwiększonej impulsywności. Niemniej jednak, osoby u których te połączenia były słabsze, wykazywały pozytywną korelację pomiędzy gorszej jakości snem a wzrostem impulsywności. O czym to świadczy? Takie wyniki mogą wskazywać na dużą plastyczność i dynamikę sieci neuronalnych reagujących na powszechnie występujące stresory zewnętrzne (takie jak zaburzenia snu).

Okazuje się, że to nie długość snu ma istotne znaczenie. Znacznie ważniejsza jest jego jakość. W omawianych tutaj badaniach kluczową komponentą snu, wpływająca na zaburzenia zachowań, były mikrowybudzenia. Czasami takie zdarzenia trwają tak krótko, że pozostają niezauważone nawet przez uczestników badania - nawet jeśli w ciągu nocy doświadczamy ich kilkadziesiąt. Okazuje się, że to zaburzenia w ciągłości snu mogą przebudowywać połączenia w obrębie PFC-DMN i tym samym zwiększać skłonności do zachowań agresywnych, napadów złości i ogólnego rozdrażnienia. Przewagą badań przeprowadzonych przez naukowców z Kalifornii nad podobnymi eksperymentami jest to, że w pierwszym przypadku nie stosowano sztucznej deprywacji sennej. Czynniki, które zakłócały sen były powszechne (hałas dobiegający z ulicy czy niewygodna poduszka), a zatem całkiem naturalne. Takie warunki przeprowadzonych badań zdają się być bardziej wiarygodne.

Jak można podsumować badania zespołu Sarah M. Tasjian? Bez wątpienia znacznie poszerzyły wiedzę z zakresu epidemii zaburzeń sennych u nastolatków. U niektórych z badanych przypadków łączny czas wybudzeń podczas jednej nocy wynosił... 97 minut. Wiadomo już także, że prawidłowe funkcjonowanie pewnej populacji komórek nerwowych w korze przedczołowej związanej z DMN może być czynnikiem protekcyjnym ograniczającym impulsywność. Być może otworzy to drzwi kolejnym grupom naukowców czy lekarzy, którzy postanowią wprowadzić terapię zachowań impulsywnych poprzez zdrowy, nieprzerwany sen.

Źródła:

  • Bebe, D.W., 2011. Coginitve, behavioral, and functional consequences of inadequate sleep in children and adolescents. Pediatr. Clin North Am. 58, 649-665.
  • Sarah M. Tashjian, Diane Goldberg, Adriana Galvan. 2017. Neural connectivity moderates the association between sleep and impulsivity in adolescents. Developmental Cognitive Neuroscience. 27, 36-44
  • Anderson C., Platten, C.R. 2011. Sleep deprivation lowers inhibition and enhances impulsivity to negative stimuli. Behav. Brain. Research. 217, 463-466.
  • Inuggi, A., Sanz-Arigita, E., Gonzalez-Sailnas, C., Valero-Garcia. A.V., Garcia-Santos. J.M., Fuentes, L.J., 2014. Brain functional connectivity changes in children that differ in impulsivity temperamental trait. Front. Behav. Neurosci, 8, 1-14.
  • Fox, M.D., Raichle. M.E., 2007. Spontaneous fluctuations in brain activity observed with functional magnetic resonance imaging. Nat. Rev. Neurosci. 8, 700-771.
  • Drummond, S.P.A., Brown, G.G., Gillin, J.C., Strcicker, J.L., Wong, E.C., Buxton, R.B., 2000. Altered brain response to verbal learning following sleep deprivation. Nature 403, 655-657.

 

Wielu z nas wizyta u dentysty nie kojarzy się zbyt przyjemnie. Mimo że obecnie powszechnie stosuje się środki znieczulające,... czytaj więcej
W największym uproszczeniu plastyczność mózgu można zdefiniować jako zmianę liczby połączeń synaptycznych mózgu, ale także ic... czytaj więcej
6 lutego 2017 roku na stronie Uniwersytetu Warszawskiego znalazła się informacja: „Dzięki terapii opracowanej przez dr Katarz... czytaj więcej
Analfabetyzm z perspektywy współczesnej Polski wydaje się problemem marginalnym, wystarczy jednak spojrzeć na inne kontynenty... czytaj więcej