Odhaduje se, že přes 20% dospělých trpí nějakou formou spánkové deprivace. Nespavost a spánková deprivace jsou častými příznaky deprese a mohou být známkou jiných duševních poruch.
Důsledky nedostatku spánku mohou mít dopad na výkon kognitivních procesů a mít důležité negativní důsledky, a to nejen pro zdraví jedince, ale i jeho okolí, protože nedostatek spánku zvyšuje riziko nehod souvisejících s lidskými chybami, zejména u úkolů založených na bdělosti a zahrnujících technologii. Výzkum provedený v souvislosti s nárůstem nehod s osobami zbavenými spánku byl užitečný při osvětlení nepříznivých účinků a zvýšeného rizika spojeného s nedostatkem spánku. Zkrácená doba spánku a také prodloužení doby strávené v bdělém stavu jsou faktory, které vysoce přispívají k riziku dopravních kolizí, jejichž závažnost a úmrtnost jsou na stejné úrovni jako při řízení pod vlivem alkoholu. To je důležité zejména pro mladé dospělé, protože k překonání nadměrné denní spavosti potřebují v noci 8–9 hodin spánku a patří k nejrizikovější skupině řízení při pocitu únavy a nehodách souvisejících s nedostatkem spánku.
Na pozornosti se velkou měrou podílejí parietální laloky mozku. Léze v této oblasti mozku u lidí mají za následek potíže nebo neschopnost zúčastnit se událostí, které jsou kontralaterální s lézí na hemisféře. Osoby s lézemi na zadním parietálním laloku mají malé až žádné potíže s přesunem pozornosti k a od podnětů, které se objevují v prostoru ipsilaterální k lézí na hemisféře. Nicméně vykazují pomalou odezvu při přesouvání pozornosti k událostem a podnětům, které se jeví kontralaterální k lézi na hemisféře.
Studie zahrnující jednojednotkové záznamy z parietálních laloků opic ukázaly, že existují neurony zapojené výhradně do integrace vizuální prostorové informace s posturální informací. Bez této zjevné kombinace prostorové informace by bylo obtížné nebo nemožné lokalizovat objekty ve vnějším prostoru, protože informace poskytované výhradně sítnicí jsou nedostatečné. Je třeba vzít v úvahu také polohu očí, hlavy a těla.
Kromě toho studie zahrnující aplikaci transkraniální magnetické stimulace nad parietálními laloky, jakož i analýzu pozitronové emisní tomografie (PET) parietálních laloků naznačují, že tato oblast je zapojena do konjunkčního vyhledávání, ale ne do jednoprvkového vyhledávání. (Viz Vizuální vyhledávání doplňujících informací.)
Primární sluchová kůra je zvýrazněna purpurovou barvou a je známo, že interaguje se všemi oblastmi zvýrazněnými na této neurální mapě.
Po spánkové deprivaci byla zkoumána sluchová pozornost. Výzkumníci zkoumali sluchovou pozornost dvanácti subjektů bez spánkové deprivace a dvanácti subjektů bez spánkové deprivace v různých časových intervalech. Subjekty byly zapojeny do úkolu sluchové pozornosti, který vyžadoval reprodukci prostorových vztahů mezi čtyřmi písmeny pomocí grafu složeného ze šesti čtverců bezprostředně po prezentaci položky z magnetofonu. Bylo zjištěno, že sluchová pozornost jedinců bez spánkové deprivace je ovlivněna tím, jak se zvyšuje celkové množství spánkové deprivace, pravděpodobně v důsledku snížené vnímavé bdělosti.
Exogenní a endogenní pozornost
Studie využívající ERP záznamy zjistily, že dvacet čtyři hodin spánkové deprivace snižuje ERP odpověď pro endogenně, ale ne exogenně vyvolané cíle. Proto se předpokládá, že spánková deprivace ovlivňuje endogenně řízenou selektivní pozornost ve větší míře než exogenně řízená selektivní pozornost.
Bylo zjištěno, že čtyřiadvacetihodinová spánková deprivace ovlivňuje funkční konektivitu mezi dolní frontální parietální oblastí (IPS) a oblastí parahipokampálního místa (PPA). Spánková deprivace však neovlivňuje index modulace pozornosti PPA. Na základě této informace dospěli vědci k závěru, že psychofyziologická interakce (PPI) se na selektivní pozornosti podílí více než IPS a PPA.
Výzkum zjistil, že pozornost a nedostatek spánku společně modulují aktivaci parahipokampální oblasti (PPA) a zpracování scény. Konkrétně nedostatek spánku souvisel s výrazným poklesem aktivace PPA při sledování scén a při ignorování scén. To se vysvětluje absencí změny indexu modulace pozornosti (AMI). Rozpoznání obličeje není nedostatkem spánku ovlivněno.
Bylo prokázáno, že spánková deprivace negativně ovlivňuje rychlost a přesnost klasifikace obrazu, stejně jako rozpoznávací paměť.(Chee) To má za následek neschopnost vyhnout se pozornosti k nepodstatným informacím zobrazovaným během úkolů souvisejících s pozorností. (Norton) Také to snižuje aktivaci v oblasti ventrálního vidění a v oblasti čelní parietální kontroly.
Nedostatky kognitivních funkcí v důsledku trvalého omezení spánku nejsou dobře známy. Existují však studie zabývající se fyziologickým vzrušením mozku trpícího nedostatkem spánku. Účastníci, jejichž celkové množství spánku bylo omezeno o 33% během jednoho týdne, byli podrobeni testům reakční doby. Výsledky těchto testů byly analyzovány pomocí kvantitativní analýzy EEG. Výsledky ukazují, že nejprve jsou postiženy čelní oblasti mozku, zatímco parietální oblasti zůstávají aktivní až do doby, než se účinky nedostatku spánku stanou závažnějšími, k čemuž došlo ke konci týdne. Kromě toho analýza EEG a ERP odhaluje, že aktivační deficity jsou patrnější v nedominantní hemisféře než v dominantní hemisféře.
Studie fMRI (Functional Magnetic Resonance Imaging) ukazují, že na anticipačním přidělování prostorové pozornosti se podílí zadní cingul (PCC) a mediální prefrontální kortex. Při nedostatku spánku se aktivita PCC snižuje, což zhoršuje selektivní pozornost. Subjekty byly vystaveny úkolu přesunu pozornosti, který zahrnoval prostorově informativní, zavádějící a neinformativní podněty předcházející podnětům. Při nedostatku spánku vykazovaly subjekty zvýšenou aktivaci levého intraparietálního sulcusu. Tato oblast se aktivuje při vystavení podnětům na neočekávaných místech. Tato zjištění naznačují, že u jedinců trpících nedostatkem spánku může být narušena schopnost předvídat místa nadcházejících událostí. Navíc může být nedostatek spánku vyvolán i neschopností vyhnout se účasti na irelevantních událostech.
Oproti tomu jiné studie ukázaly, že účinky nedostatku spánku na kognitivní výkonnost, konkrétně na trvalou vizuální pozornost, jsou globálnější a bilaterálnější povahy, na rozdíl od lateralizovanějších vysvětlení deficitu. Ve studii využívající Choice Visual Perception Task byly subjekty vystaveny podnětům objevujícím se na různých místech ve vizuálním prostoru. Výsledky ukazují, že nedostatek spánku má za následek obecný pokles vizuální pozornosti. Rovněž se předpokládá, že mozek zbavený spánku je schopen udržet určitou úroveň kognitivní výkonnosti během úkolů vyžadujících rozdělenou pozornost získáním dalších kortikálních oblastí, které se běžně pro takové úkoly nepoužívají.
Bylo řečeno, že [přidělení potřebné] výkonné fungování je „schopnost plánovat a koordinovat úmyslnou akci tváří v tvář alternativám, sledovat a aktualizovat akci podle potřeby a potlačit rušivý materiál tím, že se zaměří pozornost na daný úkol“. Prefrontální kůra byla označena jako nejdůležitější region zapojený do výkonné fungování.
Výzkumníci se domnívají, že tři z „nejzákladnějších“ výkonných funkcí jsou: posouvání, aktualizace a inhibice. Posouvání tam a zpět mezi různými úkoly je považováno za velmi důležité duševní chování zapojené do výkonného fungování, protože zahrnuje aktivní odpoutání se od současného úkolu a zapojení se do nového úkolu. Aktualizace je považována za zapojenou do pracovní paměti (úzce spojené s funkcí prefrontální kůry), kde informace, která je aktivní, musí být aktualizována nahrazením starých, nyní irelevantních informací novými, relevantními informacemi založenými na cíli. Inhibice zahrnuje kontrolovanou a záměrnou impedanci automatických, převládajících reakcí.
Přední cingulární kůra byla implementována v procesu inhibice obvyklé odpovědi nebo detekce možných konfliktů v odpovědích; to je prokázáno Stroopovým testem. Studie zjistily, že pouhých 36 hodin spánkové deprivace způsobuje snížení výkonnosti v úkolech vyžadujících tyto výkonné funkce.
Výše uvedené procesy ilustrují model řízeného versus automatického chování, který byl hypotetizován Shallicem a spol. (1989), nazývaný dozorový pozornostní systém. Předpokládá se, že tento systém vstupuje do hry, když je nutný zásah obvyklé reakce. Poškození prefrontální kůry způsobí zhroucení tohoto systému, což vyústí v chování využití. Toto chování by zahrnovalo spontánní sekvence působení na irelevantní objekty v okolí bez jasného cíle v mysli. Tato teorie pomohla rozšířit znalosti, které nyní máme o výkonných funkcích.
Rozhodování zahrnuje řadu výkonných funkcí, které je třeba kombinovat a organizovat, aby bylo možné reagovat nejvhodnějším způsobem, tj. reagovat nejvýhodnějším rozhodnutím. Proces rozhodování má mnoho aspektů, včetně těch, které jsou rozebrány výše. Další související procesy, které korelují s výkonnou funkcí, budou rozebrány níže.
Zatímco většina důležitých rozhodnutí se činí během delšího časového období zahrnujícího hlubší kognitivní analýzu, obvykle máme omezený čas, ve kterém můžeme asimilovat velké množství informací do informovaného rozhodnutí. Nedostatek spánku zřejmě negativně ovlivňuje naši schopnost ocenit a reagovat na rostoucí složitost, jak bylo zjištěno u výkonnostních deficitů po 1 noci nedostatku spánku na simulované marketingové hře.
Hra zahrnovala subjekty, které propagují fiktivní produkt a zároveň získávají zpětnou vazbu o finančních dopadech svých rozhodnutí. Aby uspěly, musely by neustále brát v úvahu nové proměnné, což by zvýšilo složitost hry.
Intuitivně, protože spánková deprivace měla negativní vliv na zvládnutí složitosti simulované marketingové hry, není divu, že ovlivnila také inovativní procesy, protože subjekty nedokázaly přijmout inovativnější (a přínosnější) styl hry. Inovativní myšlení zahrnuje konstrukci nového chování založeného na asimilaci neustále se měnících nebo neotřelých informací. Ve studii vojenského personálu, který prodělal dvě noci spánkové deprivace, výsledky ukázaly výrazné snížení schopnosti generovat myšlenky o daném tématu (test kategorií); to je známo jako ideová plynulost.
Přibližné umístění Orbitofrontální kůry.
Důležitou součástí rozhodování je analýza rizika versus odměna. Pokus o vytvoření reprezentace a reakce na rizikovou situaci do značné míry zahrnuje orbitofrontální kůru. Ve studii, která zahrnovala analýzu podstupování rizika u řidičů, kteří jeli 12 hodin v kuse, bylo zjištěno, že byli ochotnější provádět nebezpečné manévry a zdráhali se přijmout jakoukoli formu opatrného stylu jízdy.
Byly provedeny některé studie, které měly tento jev dále objasnit. Jedna studie použila scénáře rozhodování v reálném životě, které zahrnovaly výběr karet z 1 ze 4 balíčků karet. Různé karty byly považovány za odměnu, zatímco ostatní byly penalizací. Osoby zbavené spánku nedokázaly změnit své metody výběru, nadále vybíraly karty z balíčků, které produkovaly velké množství penalizačních karet, zatímco kontrolní subjekty byly schopny změnit svou strategii výběru analýzou nákladů a přínosů založenou na sledování výsledků, které dostávaly za pochodu.
Proces plánování by byl prováděn shodně s rozhodováním při určování chování výsledků. Jak bylo dosud prokázáno, nedostatek spánku má mnoho škodlivých účinků na výkonné funkce a plánování není ušetřeno. Jedna studie zahrnovala kadety, kteří museli dokončit simulované vojenské operace za podmínek nedostatku spánku. Výsledky ukázaly pokles schopnosti subjektů „plánovat za běhu“ a celkové výsledky byly nižší než u odpočatých kadetů.
Dalším psychologickým testem, který se používá k posouzení plánování a rozhodování, je londýnský test Tower. Tento test byl široce používán při testování výkonných funkcí a také při studiích subjektů trpících nedostatkem spánku. Ve studii zkoumající výkonnost tohoto testu po 45–50 hodinách nedostatku spánku bylo zjištěno, že subjekty trpící nedostatkem spánku nejenže trvaly déle, ale vyžadovaly více pohybů k dokončení úkolu než kontrolní subjekty.
Schopnost ukázat vhled do svého výkonu u různých úkolů a opravit nebo upravit toto chování, pokud je nesprávné, je důležitou součástí výkonného fungování. Problémy, které by mohly být spojeny s neschopností poučit se z chyby nebo se přizpůsobit chybě, by mohly mnoho chování narušit.
Běžným testem, který se používá k vyhodnocení opravy chyb a odstraňování problémů s ohledem na čelní lalok, je test třídění karet ve Wisconsinu. Tento test zahrnuje změnu pravidel, která vyžaduje změnu strategie. Ve stejné studii, o které bylo pojednáno výše, byly na tento úkol zjištěny i nepříznivé následky u jedinců trpících nedostatkem spánku.
Výzkumné poznatky naznačují, že spánek se podílí na získávání, udržování a načítání vzpomínek, jakož i na konsolidaci paměti. Následně bylo prokázáno, že spánková deprivace má vliv jak na pracovní paměť, tak na procesy dlouhodobé paměti.
Nedostatek spánku zvyšuje počet chyb při úkolech s pracovní pamětí. V jedné studii zahrnoval úkol s pracovní pamětí osvětlení sekvence 3 nebo 4 barevných světýlek a následnou žádost jedinců trpících nedostatkem spánku i nespavosti, aby si sekvenci zapamatovali a zopakovali. Nedostatek spánku prováděl úkol mnohem rychleji než ti v kontrolním stavu (tj. nikoli s nedostatkem spánku), což se zpočátku jevilo jako pozitivní účinek. Byl však významný rozdíl v počtu provedených chyb, přičemž skupina trpící nedostatkem spánku si vedla mnohem hůře.
Důkazy ze zobrazovacích studií také prokazují vliv nedostatku spánku na pracovní paměť. Studie EEG zdokumentovaly nižší přesnost a pomalejší reakční časy mezi účastníky s nedostatkem spánku, kteří prováděli úkoly pracovní paměti. Snížení bdělosti a nesoustředěnost vyvolaly deficity pracovní paměti, které jsou doprovázeny výraznou degradací potenciálů souvisejících s událostmi.
PET skeny ukazují globální pokles metabolismu glukózy v reakci na spánkovou deprivaci. S tím, jak se subjekty stále více zhoršují při úlohách pracovní paměti, dochází ke konkrétnějšímu poklesu glukózy v thalamu, prefrontální kůře mozkové a zadní parietální kůře mozkové.
Snímky fMRI po krátké spánkové deprivaci (24 hodin nebo méně) ukazují zvýšení aktivace thalamu. Ústní úkony s pracovní pamětí obvykle způsobují zvýšení aktivity levého spánkového laloku. Po 35 hodinách deprivace jsou však zaznamenány poklesy aktivace spánkového laloku a zvýšení aktivace parietálního laloku.
Doba pracovní paměti je také ovlivněna nedostatkem spánku. Když byli účastníci studie, kteří trpěli nedostatkem spánku, požádáni, aby si zapamatovali nesmyslné slovo a našli ho mezi množstvím podobných slov, doba, po kterou ho dokázali udržet ve své pracovní paměti, se ve srovnání s odpočatými jedinci snížila o 38 %.
Jeden způsob spánku je zapojen do vytváření dlouhodobých vzpomínek prostřednictvím konsolidace paměti, což je proces, kterým je nová vzpomínka změněna na trvalejší formu. Předpokládá se, že toho je dosaženo vytvořením spojení mezi mediálními spánkovými laloky a neokortikálními oblastmi. Předpokládá se, že NREM (non-REM) a REM spánek jsou zapojeny, přičemž současné teorie naznačují, že NREM je nejvíce zapojen do procedurální paměti a REM s deklarativní pamětí.
Studie na zvířatech tato tvrzení částečně potvrdily. Například jedna studie provedená na potkanech ukázala, že nedostatek spánku REM po naučení se novému úkolu narušil jejich schopnost provést úkol později znovu. To platilo zejména v případě, že úkol byl složitý (tj. zahrnoval použití neobvyklých informací nebo rozvoj neotřelého adaptivního chování).
Podobné důkazy existují pro roli spánku v procesní paměti u lidí. Účastníci jedné studie byli školeni v dovednosti procesní paměti zahrnující schopnosti percepční motoriky. Ti, kteří trpěli nedostatkem spánku NREM, měli v následných studiích výrazně horší výsledky než ti, kteří byli plně odpočatí. Podobné výsledky zdokumentovala i jiná studie používající úlohu vizuomotorické procesní paměti. Účastníci, kteří trpěli nedostatkem spánku po úvodním školení, nevykazovali žádné zlepšení oproti studiím následující den, zatímco ti, kteří spánek dostali, vykazovali významné pozitivní změny.
Studie, jako jsou tyto, jasně prokazují rušivý vliv, který má nedostatek spánku na konsolidaci paměti procedurálních a deklarativních vzpomínek.
Spánková deprivace má také zdokumentovaný vliv na schopnost získávat nové vzpomínky pro následnou konsolidaci. Studie provedená na myších, které byly spánkově deprivované před učením se nové dovednosti, ale nechaly si poté odpočinout, ukázala podobný počet chyb při pozdějších pokusech jako myši, které byly spánkově deprivované až po počátečním učení. V tomto případě se předpokládá, že spíše než aby spánková deprivace bránila konsolidaci paměti, zasahovala do počátečního získávání paměti. Myším s předsoudní spánkovou deprivací také trvalo naučit se úkol podstatně déle než dobře odpočinutým myším.
Porucha spánkové deprivace je také spojena s narušenou schopností načítat uložené dlouhodobé vzpomínky. Když byl do pokusu zařazen averzivní podnět (tj. foukač by na myš chrlil horký vzduch a hluk), myši, které byly spánkově deprivované, byly při následných pokusech méně úzkostlivé. To naznačuje, že nezískaly všechny vzpomínky související s nepříjemným zážitkem.
Vysvětlení dopadu nedostatku spánku na paměť
Bylo předloženo několik teorií, které vysvětlují vliv nedostatku spánku na paměť.
Jedna raná studie neurochemických vlivů na spánek a paměť byla provedena u koček a prokázala, že nedostatek spánku zvyšuje syntézu bílkovin v mozku. Existují důkazy, že tyto změněné hladiny bílkovin by mohly zvýšit dráždivost centrálního nervového systému, a tím zvýšit citlivost mozku na jiné neurochemické látky, které mohou způsobit amnézii. Další výzkum odhalil, že signalizační dráha proteinkinázy A (PKA) je klíčová pro dlouhodobou paměť. Pokud v určitých okamžicích spánku dojde k inhibici syntézy PKA nebo bílkovin, může dojít k narušení konsolidace paměti. Kromě toho bylo prokázáno, že myši s genetickou inhibicí PKA mají dlouhodobé poruchy paměti. Nedostatek spánku tedy může působit prostřednictvím inhibice těchto drah syntézy bílkovin.
Acetylcholin (ACh) se může také podílet na účincích nedostatku spánku, zejména s ohledem na prostorovou paměť. Muskarinoví antagonisté nebo chemické látky, které ACh blokují, narušují prostorové učení, pokud jsou podávány před cvičením mezi potkany. Zjistilo se také, že hladiny ACh jsou nižší, pokud jsou měřeny po období nedostatku spánku. Bylo také prokázáno, že ACh zvyšuje aktivitu PKA dráhy, která je potřebná pro konsolidaci paměti.
Bylo prokázáno, že hladiny serotoninu (ve formě 5-HT) klesají během spánku REM a NREM, což vede některé badatele k domněnce, že se také podílí na konsolidaci paměti během spánku. Myši postrádající receptorový gen pro 5-HT se zapojují do více spánku REM a provádějí lépe úkony prostorové paměti. Výzkumníci vyslovili hypotézu, že nedostatek spánku narušuje normální snížení hladin 5-HT, což narušuje proces konsolidace paměti.
Jiná teorie naznačuje, že stres vyvolaný nedostatkem spánku ovlivňuje konsolidaci paměti změnou koncentrace kortikosteroidů v těle. Ta byla v jedné studii simulována zvýšením koncentrace glukokortikoidů v časných fázích spánku. Pozorované účinky na retenci paměti následující den byly podobné účinkům získaným od jedinců, kteří se nevyspali.
Spánková deprivace může ovlivnit paměť zásahem do neuroplasticity měřené dlouhodobou potenciací v hipokampu. Tato snížená plasticita může být hlavní příčinou poruch jak pracovní paměti u lidí, tak prostorové paměti u potkanů. Spánková deprivace může dodatečně ovlivnit paměť snížením proliferace buněk v hipokampu.
Spánková deprivace je také spojována se sníženou celkovou membránovou dráždivostí neuronů v mozku. Aktivace těchto membrán je rozhodující pro tvorbu vzpomínek. Mitochondrie hrají zásadní roli v modulaci neuronové dráždivosti a výzkum ukázal, že spánková deprivace se podílí na inhibici mitochondriálního metabolismu.
Najít tuto stránku na Wiktionary:
neuroscience
Deprivace spánku může způsobit mozek, aby špatné zdravotní rozhodnutí