Ученые Тюбингенского университета (Германия) и Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) осуществили прорывные исследования, помогающие диагностировать хроническое тяжелое расстройство сознания по качеству сна.
Статья с описанием и результатами исследования опубликована авторами эксперимента в журнале BMC Medicine.
Наличие цикла бодрствования и сна — важный симптом, отличающий хронические нарушения сознания от комы, которая длится не дольше месяца и заканчивается либо восстановлением сознания (с нарушениями когнитивных и двигательных функций), либо, напротив, переходом в хроническое состояние сильного расстройства или отсутствия сознания, либо смертью. Более того, считается, что по полисомнографическим записям (разнообразных параметров состояния организма во время сна) можно отличить две разновидности хронических нарушений сознания — вегетативное состояние, ВС (когда больной не дает осознанного ответа на внешние стимуляции и раздражители) и состояние минимального сознания, СМС (когда пациенты демонстрируют неустойчивое бессознательное поведение, но не могут общаться или использовать объекты).
Есть предположения, что качественный сон способствует восстановлению тяжелых больных, а по параметрам сна можно предсказать, вернется ли больной в сознание. Причем маркеры сна могут иметь более высокую прогностическую ценность, чем многие другие нейрофизиологические тесты, включая широко применяемую функциональную магнитно-резонансную томографию.
«В то же время диагностику состояния пациента лучше проводить во время бодрствования, когда можно доподлинно установить, реагирует ли он на внешние стимулы — команды, звуки, свет, движение предметов и т. д. Если обследовать его во время сна, будет непонятно, почему он не реагирует — потому что такова тяжесть заболевания, или просто потому, что спит. Своевременность обследований приносит и экономический эффект: если проводить тестирование в оптимальное время, количество тестов, а значит, используемых при этом материальных и человеческих ресурсов, можно сократить», — объясняет научный сотрудник департамента психологии УрФУ и Института медицинской психологии и поведенческой нейробиологиии Тюбингенского университета Юрий Павлов.
Проблема заключается в идентификации сна и бодрствования. Исследователи, представляющие Тюбингенский университет и УрФУ, провели полисомнографию 42 пациентов в возрасте от 18 до 69 лет (так были минимизированы возрастные воздействия на сон).
Методология проведенных исследований принципиально отличалась от методологии предшествующих. Во-первых, измерения впервые затронули не только больных хроническим тяжелым расстройством сознания (по 16 человек — в вегетативном состоянии и в состоянии минимального сознания), но и пациентов, находящихся в сознании, но полностью парализованных ниже шеи (10 человек). Таким образом, экспериментаторы оценили влияние больничной обстановки (движения персонала, шумов, света и т. д.) на качество сна пациентов. Выяснилось, что перечисленные факторы играют лишь незначительную, если вообще какую-либо роль в развитии массивных нарушений сна у пациентов с хроническими нарушениями сознания, и общий объем сна у пациентов контрольной группы был таким же, как и у здоровых людей.
Во-вторых, измерения проводились без перерыва на протяжении 24 часов, а не части суток, как раньше — на случай, если кто-то из пациентов бодрствовал ночью и спал днем, спал с открытыми глазами и бодрствовал с закрытыми. (У ряда пациентов поведенческие циклы сна и бодрствования — состояния открытых или закрытых глаз — могут не коррелировать с данными полисомнографии; другими словами, закрытые глаза вовсе не обязательно указывают на то, что человек спит, а открытые — на то, что бодрствует.) При этом, поскольку больные хроническим тяжелым расстройством сознания отличаются повышенным потоотделением, ассистенты внимательно следили за устойчивостью положения датчиков. А четыре тщательно подготовленных эксперта, в их числе Юрий Павлов, непредвзято и скрупулезно, с 30-секундным «шагом», в течение которого сон может сменить бодрствование, и наоборот, изучили 24-часовые записи состояний каждого из наблюдавшихся пациентов, достоверно выявив периоды как поведенческого (по открытым/закрытым глазам), так и электрофизиологического (по полисомнографии) сна и все его стадии.
Для этого эксперты использовали классификацию стадий сна — первой, второй, медленно-волновой и стадии с быстрыми движениями глаз (БДГ) — у пациентов с хроническим тяжелым нарушением сознания, специально разработанную в рамках исследования и адекватно отличающуюся от классификации, предназначенной для здоровых людей. И это третья новация, использованная в эксперименте, так как ранее особенности сна больных не учитывались.
Результаты исследований показали следующее. Во всех трех группах пациенты проводили примерно равное время с закрытыми и открытыми глазами. При этом пациенты из контрольной группы и в состоянии минимального сознания (СМС) больше проводили с закрытыми глазами ночные часы. Но если у 85% участников контрольной группы поведенчески и электрофизиологически зафиксированные состояния сна совпадали, то есть закрытые глаза свидетельствовали о наступлении сна, то большинство пациентов с хроническим тяжелым расстройством сознания бодрствовали, закрыв глаза, и спали с открытыми глазами. Таким образом, подтвердилось, что с открытием/закрытием глаз у пациентов с хроническими нарушениями сознания невозможно точно заключить, бодрствуют они или спят.
Еще один вывод: чем выше уровень сознания таких пациентов, тем чаще они спят в ночное время, когда темно (впрочем, все наблюдавшиеся хотя бы немного спали и днем: они могут спать почти всегда, когда хотят, и это уменьшает их потребность в ночном сне). Пациенты из группы СМС и в еще большей степени больные в вегетативном состоянии (ВС) днем спали больше, чем ночью. Один пациент из этой группы ВС спал только днем, а другой, изредка закрывая глаза, тем не менее вообще не проявлял никаких признаков электрофизиологического сна. У пациентов с хроническим тяжелым расстройством сознания происходила частая смена сна и бодрствования.
«Самое важное: мы увидели, что „рисунок“ сна у пациентов с тяжелым расстройством сознания сильно отличается от графика сна у здорового человека: могут отсутствовать целые стадии — как первые две — поверхностного сна, так и стадия медленно-волнового сна или БДГ-фаза. Так, последняя стадия встречалась значительно реже у пациентов в ВС, чем в СМС. А у двух третей пациентов в вегетативном состоянии мы не обнаружили сонные веретена, которые характерны для второй фазы сна и связаны с когнитивными функциями, например, консолидацией памяти, то есть усвоением в ходе сна полученных за период бодрствования знаний и навыков», — рассказывает Юрий Павлов.
У оставшейся трети веретен было мало, и они не отличались высокой амплитудой и частотой. Это уникально: ни у какой другой клинической группы пациентов с каким-либо другим заболеванием отсутствие веретен не выражено настолько сильно. Одним словом, пациенты с хроническими нарушениями сознания, и особенно в вегетативном состоянии, могут показывать любую стадию сна в любое время дня и ночи.
«Вместе с тем, вопреки результатам предыдущих исследований и нашим ожиданиям, мы не обнаружили различий в продолжительности медленно-волнового сна у всех трех групп и даже в сравнении со здоровыми людьми. То есть медленно-волновой сон не исчезает и не сокращается даже при сильных травмах мозга. Вероятно, это связано с тем, что медленно-волновой сон имеет большое значение для выживания. Например, если организм лишить медленно-волнового сна, он быстро умрет, хотя при потере БДГ-фазы наступят только психологические патологии», — поясняет психолог.
По словам специалиста, в будущем при совершенствовании метода полисомнографии по таким данным можно будет корректно диагностировать состояние больных хроническим тяжелым расстройством сознания и назначать им необходимое лечение.
«Надеемся, наша работа будет признана стандартом в данной области исследований», — комментирует Юрий Павлов.
Справка
Еще 20 лет назад считалось, что во время комы циклического переключения с бодрствования на сон и обратно не происходит, человек в состоянии комы постоянно находится в режиме сна, с закрытыми глазами. Соответственно, выйдя из комы и открыв глаза, он восстанавливает цикл сна и бодрствования. Однако в начале 2000-х годов ученые из США и Бельгии, используя полисомнографию, установили, что пациенты в вегетативном состоянии, в отличие от пациентов в состоянии минимального сознания, находятся в состоянии постоянного бодрствования (хотя, как известно, лишение человека сна ведет к его гибели всего через несколько недель).
- Позже группа ученых из Тюбингенского университета экспериментально установила, что у абсолютного большинства пациентов в вегетативном состоянии происходит изменение циклов бодрствования и сна, наблюдаются такие ритмы сна, как веретена и К-комплексы (которые характерны для второй фазы сна и связаны с когнитивными функциями, например, консолидацией памяти, то есть усвоением в ходе сна полученных за период бодрствования знаний и навыков), а также фаза быстрого сна (БДГ-фаза, то есть фаза «быстрого движения глаз», когда мозг приходит в повышенную активность), и только некоторые пациенты, примерно один из 15, действительно могут не спать совсем. Однако измерения проводились лишь в ночное время, и оставалась вероятность того, что пациенты, у которых сон не был выявлен, на самом деле спали, но днем.
- Чтобы разрешить эту методологическую проблему, ученые из Тюбингенского университета и УрФУ и предприняли вышеописанный эксперимент.
УрФУ — один из ведущих университетов России, участник проекта 5-100, расположен в Екатеринбурге — столице Всемирных студенческих игр 2023 года. Вуз выступает инициатором создания и выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (НОЦ), который призван решить задачи национального проекта «Наука».