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睡眠纺锤波影响因素分析

2024-04-25 105 上传者：管理员

摘要：目的睡眠纺锤波有促进认知的功能，本文探讨睡眠纺锤波的影响因素，为临床干预和调节纺锤波，进而改善睡眠和认知提供佐证。方法对50例睡眠质量不佳的患者使用多导睡眠监测系统进行整夜睡眠呼吸监测，得到睡眠结构相关参数、脑电功率谱、心血管及呼吸功能的生理参数。分别计算各参数以及年龄、性别与非快速眼动睡眠(NREM)Ⅱ期纺锤波指数及特征(频率、时长和波幅)的相关性。其中庞加莱图中的SD1代表副交感神经活性的正指标，SD2代表交感神经活性的逆指标；脉搏传导时间(PTT)下降指数代表血管交感神经稳定性。结果 SD1(β=-0.512,P<0.05)和PTT下降指数(β=-0.271,P<0.05)与纺锤波指数分别呈负相关，SD2与纺锤波指数呈正相关(β=0.474,P<0.05)。睡眠期变化指数、NREMⅠ期占比和皮质EEG微觉醒指数均与纺锤波指数呈低度负相关(r=-0.316,r=-0.359,r=-0.326;均P<0.05)。年龄与纺锤波指数呈负相关(β=-0.422,P<0.05)。深睡期δ功率与纺锤波幅度呈正相关(β=0.65,P<0.001)。未发现性别与纺锤波有相关性。结论睡眠纺锤波的产生依赖于良好的睡眠及稳定的自主神经。其与认知相关，能反映神经突触连接的强度，这为临床干预和调节纺锤波提供了佐证，也为评价认知和大脑功能提供了新的生理指标。

关键词：
多导睡眠监测
庞加莱图
睡眠纺锤波
脉搏传导时间下降指数
自主神经
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睡眠纺锤又称σ节律，是进入非快速眼动睡眠(NREM)Ⅱ期(N2)的标志，并可延续到NREMⅢ期(N3)。对纺锤波的研究[1,2,3,4,5,6]证实，睡眠纺锤参与记忆巩固，促进记忆和学习，与生理衰老及认知下降显著相关。目前对纺锤波影响因素的研究较少，本研究探讨了睡眠纺锤波的影响因素，为临床干预和调节纺锤波，进而改善睡眠和认知提供客观证据。

1、对象与方法

1.1对象

系2022年6月至2023年6月因睡眠不佳来我院做睡眠监测的患者50例，其中达到《精神障碍诊断与统计手册(第五版)》(DSM-5)原发性失眠的诊断标准16例。男30例，女20例；年龄(51.9±14.2)岁；病程(62.4±55.3)个月；匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)(12.1±5.6);Epworth嗜睡程度评价表(ESS)(8.1±5.7);体重指数(BMI)(23.9±4.0)kg/m2。。纳入标准：(1)年龄18～80岁；(2)有入睡困难、睡眠维持困难、早醒至少一项；(3)检查前1周内未用任何助眠药。排除标准：(1)存在心力衰竭、肺部感染、慢性肾脏疾病等严重躯体性疾病；(2)存在多发性硬化、帕金森病等影响睡眠的神经疾病；(3)患有精神疾病；(4)头颅MRI提示脑结构有明显异常；(5)备孕、妊娠或哺乳期妇女。本研究已获本院医学伦理委员会批准。

1.2方法

1.2.1多导睡眠监测

受试者均在无干扰、室温18～25℃、遮光屏蔽的睡眠实验室内进行一整夜(>8 h)监测。受试者保持平时的睡眠习惯，在监测前24 h禁用含酒精、咖啡因及其他兴奋性成分的食物，监测前1周禁用助眠药。采用德国SOMNO多功能多导睡眠监测系统，通过主机记录和存储睡眠生理参数，导联包括EEG信号(F4-M1,C4-M1,O2-M1,F3-M2,C3-M2,O1-M2)、眼电(EOG)信号、EMG信号(下颌)、ECG信号、下肢肌电(双侧)、左侧食指的动脉血氧饱和度(SpO2)、口鼻气流、胸腹运动、体位。表面电极安放在V5导联记录ECG。指脉氧探头置于左手食指。多导睡眠监测数据按照2020年第2.6版的美国睡眠医学会(AASM)判读手册中的睡眠和相关事件的评分标准进行分析[7]。获得的主要生理参数包括：(1)睡眠结构：总睡眠时间(TST)、睡眠效率、各期睡眠潜伏期及时间占比、3 min清醒次数、皮质微觉醒指数、脉搏波微觉醒指数等参数；(2)睡眠快速傅里叶变换(FFT)分析：各睡眠阶段各频率脑电功率值(α、β、γ、δ频段)、纺锤波分析(指数、频率、时长、幅度);(3)心血管及呼吸系统生理参数：心率分析(RR间期、SD1、SD2等)、脉搏传导时间(PTT)下降指数、SpO2分析、呼吸分析。

1.2.2统计学分析

采用SPSS 21.0统计软件对数据进行分析。正态分布定量资料采用均数±标准差(±s)表示。采用散点图矩阵找出与N2纺锤波指数及特征(频率、时长、幅度)具有线性关系的生理参数，之后优先用线性回归分析相关性，对未能构成有效线性回归模型的参数采用双变量Pearson相关分析。采用二元Logistic回归分析N2纺锤波指数及各项特征(频率、时长、幅度)与性别的关系。P<0.05表示差异有统计学意义。

2、结果

2.1纺锤波指数的影响因素

2.1.1年龄及自主神经功能与纺锤波指数的相关性见图1、表1。

绘制散点图发现，与纺锤波指数呈线性关系且能构成多元回归模型的参数包括年龄、SD1、SD2、PTT下降指数。采用多元线性回归分析显示，回归方程显著，F=6.933,P<0.001。其中，SD2显著正向预测N2纺锤波指数(β=0.474,P<0.05);年龄(β=-0.422,P<0.05)、SD1(β=-0.512,P<0.05)、PTT下降指数(β=-0.271,P<0.05)显著负向预测N2纺锤波指数。这些变量共解释纺锤波指数35.60%的变异。

2.1.2睡眠结构与纺锤波指数的相关性

见图2、表2。绘制散点图发现，与纺锤波指数呈线性关系但未能构成多元回归模型的参数有睡眠期变化指数、清醒次数、NREMⅠ期(N1)占比、深睡眠占比、皮质EEG微觉醒指数。相关分析显示，睡眠期变化指数、N1占比、皮质EEG微觉醒指数均与纺锤波指数呈低度负相关(r=-0.316,r=-0.359,r=-0.326,均P<0.05);与清醒次数及深睡眠占比无关。

图1纺锤波指数与年龄、SD1、SD2、PTT下降指数的散点图矩阵

表1纺锤波指数的影响因素及系数

图2纺锤波指数与睡眠期变化、清醒次数、N1占比、深睡眠占比、皮质EEG微觉醒指数的散点图

表2睡眠结构参数与纺锤波指数的相关系数

2.2纺锤波特征的影响因素

见图3。绘制散点图发现，纺锤波的特征中只有纺锤波幅度与深睡期δ功率呈线性关系。采用简单线性回归分析结果显示，回归方程显著，F=30.71,P<0.001。深睡期δ功率显著正向预测N2纺锤波幅度(β=0.65,P<0.001),该变量共解释N2纺锤波幅度40.90%的变异。

图3纺锤波幅度与深睡期δ功率的散点图

2.3纺锤波与性别的相关性

采用二元Logistic回归分析N2期纺锤波指数及各项特征(频率、时长、幅度)与性别的关系，未发现显著相关性。

3、讨论

本研究首次较全面地探讨了睡眠纺锤波的影响因素，主要发现如下。(1)通过庞加莱图分析心率变异率(HRV),首次采用PTT下降指数分析血管交感神经稳定性，发现纺锤波指数与自主神经的稳定性呈正相关。无论是交感神经还是迷走神经，稳定性越高，纺锤波指数越高。(2)首次发现纺锤波指数与睡眠质量呈负相关。(3)首次发现纺锤波幅度与深睡期δ功率呈正相关。(4)证实随年龄增长，纺锤波指数(每小时的次数，即纺锤波密度)逐渐下降。(5)纺锤波与性别未发现相关性。

迄今为止，自主神经与睡眠的关系研究主要集中在自主神经对昼夜节律及睡眠觉醒的影响[8,9]以及睡眠剥夺诱发自主神经功能紊乱导致心血管疾病及代谢紊乱[10],目前还没有自主神经与睡眠纺锤波相关研究。自主神经系统控制内脏的平滑肌、心血管系统和腺体的分泌功能，并在适应过程中起主要作用，HRV是评估其活动的非侵入性且易于应用的方法。PTT下降指数提供了自主神经对血管调节的信息，是一项简单易得的生理参数，但在实践中没有得到足够重视和应用。

本研究通过庞加莱图分析HRV,SD1代表RR间隔的短期变化，是副交感神经活性的正指标；SD2代表RR间隔的长期变化，是交感神经活性的逆指标[11,12]。本研究结果提示，SD1与SD2分别与纺锤波指数呈负相关和正相关，也就是SD1和SD2越小，自主神经(包括副交感神经和交感神经)越稳定，纺锤波指数越高。

PTT是指动脉压力波从主动脉瓣到达周围血管所需要的时间。当交感神经兴奋性增高时，会导致血压增加、血管张力增加、血管收缩，因此动脉壁变得僵硬，从而引起PTT缩短。因而PTT下降可以预测一个较短时间内的交感神经兴奋及血压增高[13,14],PTT下降指数(每小时PTT下降的次数)提示交感神经兴奋性增高的次数，即交感神经不稳定的程度。本研究结果显示，PTT下降指数与纺锤波指数呈负相关，提示交感神经不稳定性越高，纺锤波指数越低。

本研究证实了自主神经稳定性能促进纺锤波密度的增加，进而促进海马突触可塑性、学习和记忆等纺锤波功能。多项研究[15,16,17,18,19]已证实，纺锤波的产生、传播和终止控制着海马突触的可塑性，对陈述性记忆、程序性记忆和情绪记忆等多种形式的记忆有益。

睡眠期变化指数即每小时不同睡眠期(N1、N2和N3)变化的次数。睡眠期变化指数、N1占比和皮质EEG微觉醒指数的增加表明睡眠质量不佳。本研究证实这三项参数与纺锤波指数呈负相关，表明睡眠质量显著影响到纺锤波的产生。睡眠纺锤波是本质上体现了有节奏的脑网络活动，其与皮质慢震荡及海马锐波波纹形成互动，其功能被认为是协调神经元活动，促进基于汇聚及同步的输入信息的整合[2,20]。这种功能需要有良好的睡眠环境，如果受到情绪、环境因素干扰，导致睡眠质量下降，则协调信息整合的脑网络活动也会随之减少。

睡眠纺锤波和慢波均为NREM的脑电同步活动，均由丘脑-皮质系统产生[21,22]。睡眠纺锤体是最早被发现的睡眠电生理特征之一[23],却一直未能确定功能，直到最近才被发现与认知高度相关。而脑电慢波由于在疾病中的突出表现而被广泛研究。人们发现，神经元突触连接的强度和效率的局部变化直接影响慢波的波幅、功率、斜率和负峰数量等特征[24,25,26],因而慢波的各种特征被作为追踪大脑生理和病理变化的客观生理指标。本研究发现，纺锤波波幅与深睡δ功率呈正相关，因而纺锤波的特征有希望成为另一能反映脑突触连接特征的客观生理指标，尤其适应于缺乏慢波的浅睡眠患者。

传统的认知功能通过各种认知量表评估，工作繁琐、主观性强而准确性差，纺锤波与认知和年龄相关，有望做为客观指标评价认知功能，提高评价的准确性和效率。

睡眠纺锤波的产生依赖于良好的睡眠及稳定的自主神经。其与年龄及认知相关，能反映神经突触连接的强度，这为临床干预和调节纺锤波提供了佐证，也为评价认知和大脑功能提供了新的生理指标。

作者贡献说明马慧娟负责研究的设计及构思、睡眠监测数据的判读和分析、实验数据的分析、稿件的撰写；刘春燕参与睡眠监测数据判读的复核以及稿件修改；王桂芳参与实验数据分析及稿件修改；王丽负责把控数据分析和文章写作的科研质量

参考文献:

[14]肖毅,黄蓉,钟旭.阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者睡眠片段的评估-脉搏传导时间微觉醒[J].国际呼吸杂志,2006,26(9):641-644.

文章来源:马慧娟,刘春燕,王桂芳,等.睡眠纺锤波的影响因素分析[J].临床神经病学杂志,2024,37(02):102-106.