Использование интерфейсов мозг-компьютер для революционных исследований нарушений сна у людей с расстройствами аутистического спектра.

Для тех, кто не знаком с терминологией, используемой при обсуждении нарушений развития нервной системы, я включу небольшое предисловие для контекста.

«Нейротипический» относится к типу мозга, который представляет собой средний показатель человеческой популяции (около 68% по статистике) . С другой стороны, термины «нейроразнообразный» и «нейродивергентный» относятся к функционированию мозга, противоположному тому, что имеет нейротипичный мозг.

Столь желанный восьмичасовой сон кажется правом на проход, который воспевает традиционный человеческий циркадный ритм. Хотя для людей с ненормальной неврологической физиологией этот привычный режим отдыха больше напоминает дорожку на параболических американских горках.

Напрашивается вопрос, как и почему режимы сна различаются от человека к человеку?

Обычно, когда человеческое тело участвует в одном и том же действии, мы ожидаем последовательных результатов.

Чтобы предварить этот аргумент, я хотел бы поделиться своим собственным опытом сна…

Как аутичный человек, я могу из первых рук объяснить свои личные проблемы со сном или, по крайней мере, его отсутствием. С раннего возраста я просто не находил удовольствия в простоте отдыха. Будь то экзистенциальный страх после просмотра моей любимой телевизионной программы или отсутствие потребления каких-либо других стимулов, я никогда не мог найти покоя, позволив своему телу отключиться.

Введение в сон

Многим нравится думать, что сон начинается в тот момент, когда вы закрываете глаза, на самом деле эта часть цикла сна на самом деле называется «тихим бодрствованием» . Это предварительная стадия, в которую вступает большинство из нас перед засыпанием. В этой части ваши нейроны приобретают несколько нерегулярный паттерн, который отличается от типичного постоянного возбуждения, которое происходит, когда мы бодрствуем.

Как только человек достигает второй фазы цикла сна, также известной как стадия сна с небыстрым движением глаз (NREM). Эти нейроны имеют тенденцию замедляться, поскольку мозговые волны также начинают достигать более медленного паттерна. Другие физические черты, связанные с циклом сна NREM, часто включают: снижение температуры тела и замедление дыхания. В рамках стадии NREM тело проходит три дополнительные стадии, N1-N3, и с каждой стадией качество сна повышается. По оценкам исследователей, примерно 75% сна приходится на стадии NREM.

Польза сна ✅

Сон необходим для развития человека, особенно детей. Качественный сон сильно влияет на общее поведение человека.

Посмотрим правде в глаза, те, кто часто воздерживается от полноценного ночного отдыха, кажутся просто неприятными в общении. Независимо от негативного поведения, польза от сна также влияет на физическое здоровье.

Важность сна

• Улучшает память и навыки решения проблем
• Снижает риск нарушения сна, связанного с лишением сна
• Повышает здоровое иммунное функционирование , что может ограничить риск вирусных инфекций
• Снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний

Итак, как же исследователи и врачи измеряют качество сна?

С клинической точки зрения наиболее часто используемая оценка качества сна происходит с использованием полисомнограммы . Проще говоря, этот тест известен как исследование во сне».

Во время теста врачи контролируют уровень кислорода в крови, частоту сердечных сокращений, характер дыхания и любые движения конечностей.

Традиционно полисомнограммы используются в качестве диагностического теста для определения наличия у пациента следующих состояний: нарколепсия, апноэ во сне и бессонница . Однако в случае нейродивергентных пациентов исследования сна могут выявить любые сопутствующие заболевания, связанные с ранее существовавшим диагнозом нарушения развития нервной системы.

В дополнение к полисомнограммам врачи также измеряют качество сна с помощью актиграфии . Этот неинвазивный тест измеряет уровень активности и отдыха в течение желаемого периода времени. Больной носит актиграф на запястье ведущей руки. Это устройство часто предоставляет врачам данные, которые затем применяются с помощью математических алгоритмов для определения закономерностей, происходящих, когда пациент бодрствует и спит.

Нейроанатомия сна

Следующие структуры в человеческом мозгу вносят большой вклад в функциональность сна.

Гипоталамус

Эта крошечная структура прячется глубоко внутри мозга и инкапсулирует нервные клетки, которые контролируют поведение сна.

Гипоталамус также является домом для супрахиазматического ядра, это влияет на информацию, получаемую при воздействии света от глаз. Пациенты с травмами в СХЯ часто теряют способность распознавать свет в своем цикле сна, поэтому у них больше контроля над тем, чтобы либо проснуться, либо продолжить сон.

Ствол мозга

Ствол мозга действует как средство связи с гипоталамусом.

Нейрохимическая ГАМК (γ-аминомасляная кислота ) производится из этих двух структур, которые способствуют снижению активности стимуляции, связанной с возбуждением. Без ствола мозга мы не смогли бы «снять стресс» в форме расслабления мышц, это КРИТИЧЕСКИ ВАЖНО для фазы быстрого сна.

Кора головного мозга

Другая важная структура включает кору головного мозга , которая отвечает за долговременную память и обработку информации.

Таламус помогает передавать эту информацию в кору головного мозга . Когда ваше тело входит в стадию быстрого сна, таламус управляет образами и другими сенсорными эффектами, которые возникают, когда мы мечтаем.

Шишковидная железа

Шишковидная железа принимает сигналы от супрахиазматического ядра (СХЯ) и приводит к выработке мелатонина . Этот гормон вырабатывается, когда ваш мозг подвергается воздействию темноты. Мелатонин также помогает синхронизировать ваш циркадный ритм (24 часа вашего тела).

Пациенты с потерей зрения обычно принимают добавки мелатонина, чтобы компенсировать недостаток света, которого они не видят.

Базальный передний мозг

Базальный передний мозг расположен между передней и нижней частями мозга.

Высвобождение аденозина происходит из клеток базальных отделов переднего мозга и других отделов головного мозга. Аденозин является химическим продуктом клеточной энергии. Это увеличивает ваш драйв и потребность во сне. Различные наркотики, такие как кофеин, противодействуют выработке аденозина, который блокирует чувство сонливости.

Аутизм + Сон

Что такое аутизм?

Расстройство аутистического спектра — это нарушение развития нервной системы, вызванное аномалиями в головном мозге человека.

Поскольку аутизм представляет собой спектр, симптомы различаются по степени тяжести у разных людей. Как аутичный человек, я обычно с трудом понимаю социальные сигналы.

« До 80% людей с аутизмом имеют проблемы со сном»

Источник — Sleepopolis

Хотя по большей части человеческий мозг, по-видимому, не отличается от человека к человеку, по крайней мере, в структурном отношении, это оказалось неверным для людей с нарушениями развития нервной системы.

В статье , опубликованной Дарой Маноах, доктором философии. Гарвардской медицинской школы, аномалии сна у аутичных людей были обнаружены с помощью нейровизуализации. Это связано со снижением функции таламокортикальной цепи.

Что такое Таламокортикальный контур?

Проще говоря, это средство связи между глазом и корой головного мозга.

Решение?

По мере того, как новые технологии начинают менять лицо медицины, пересечение между физическими устройствами и человеческими органами снова становится преобладающим. В исследовательском предложении Даны Маноах, касающемся понимания того, почему у аутичных людей возникает дисфункция таламокортикальной цепи, она использует технологии интерфейса мозг-компьютер.

«Поскольку крупномасштабные лабораторные исследования сна непомерно дороги и обременительны, первой целью этого проекта является проверка методологии и установление возможности проведения крупномасштабного домашнего исследования сна при РАС с использованием коммерчески доступного носимого электроэнцефалографа ( устройство ЭЭГ».

( SFARI | Характеристика физиологии сна при аутизме: путь от генов к лечению , nd).

Что такое прибор для электроэнцефалографии (ЭЭГ)?

Прибор электроэнцефалограф представляет собой электрограмму, регистрирующую активность головного мозга.

Электроды-датчики с миниатюрными металлическими дисками прикреплены к проводам, которые находятся на макушке пациента. Эти датчики обнаруживают любые изменения электрических зарядов, создаваемых движением ваших нейронов.

• Нейроны = клетки мозга

Хотя ключ к разгадке различий циркадных ритмов между нейротипичными и нейроатипичными людьми еще предстоит найти. Я чувствую, что решение лежит в глубинах вычислительных устройств мозга.

Для тех, кто разделяет подобное волнение в этой области, я включил несколько ссылок ниже, чтобы расширить ваши знания по этой теме…

• Мой любимый канал YouTube, ориентированный на BCI, https://www.youtube.com/c/thebciguys
• Интерфейсы мозг-компьютер в медицине
• Клиническая интеграция неинвазивных BCI
• Что интерфейсы мозг-компьютер могут означать для будущего работы
• Как управлять вещами, используя свой мозг (и оборудование с открытым исходным кодом)

Меня зовут Лорен, и мне 18 лет, и я увлечена тем, чтобы сделать мир нейроинклюзивным ♾️ с помощью технологий. Как то, что вы видите? Проверьте остальную часть моего цифрового следа на https://linktr.ee/laurengp .