Klinisk betydning

Sleep Staging

Den ydmyge begyndelse i søvnmedicin startede med en simpel observation og beskrivelse af forskellige hændelser, der finder sted under søvn og vågen tilstand. Det var imidlertid først med udviklingen af elektrofysiologien og Hans Bergers opfindelse af elektroencefalografiske (EEG) optagelser i begyndelsen af det 20. århundrede, at vi begyndte at forstå kompleksiteten af de hjernemekanismer, der karakteriserer søvn- og vågen tilstand, bedre. Søvnen gennemgår strukturerede og organiserede cyklusser gennem forskellige stadier.

De første optagelser af søvn om natten blev udført af Loomes og hans kolleger, da de stod over for den udfordrende opgave at beskrive typiske søvnmønstre hos normale personer. Flere grupper improviserede dette og gav til gengæld anledning til begyndelsen af søvnstadiering. Det var dog først 17 år senere, at Aserinsky anerkendte rapid eye movement (REM) søvn. Dette førte til fødslen af moderne metoder til søvnstagning.

I 1968 opstillede et ekspertudvalg under ledelse af Rechtschaffen og Kales reglerne for scoring af søvn hos normale voksne mennesker. Ud fra denne kodning blev der identificeret 5 søvnstadier: 1 REM-stadie og 4 NREM-søvnstadier. Hvert stadie består af en række fysiologiske variabler, som har tendens til at optræde i sammenhæng. Senere i 2004 bestilte American Academy of Sleep Medicine (AASM) en revision af reglerne for søvnscoring, som omfattede regler for scoring af opvågning, respiratoriske hændelser, søvnrelaterede bevægelsesforstyrrelser og hjertehændelser. Størrelsen og fordelingen af standardparametrene for søvn afspejler søvnens makrostruktur.

Søvnens makrostruktur

Baseret på søvnens makrostruktur kan søvnen klassificeres i 2 hovedstadier: non-rapid eye movement (NREM) og rapid eye movement (REM) søvn. Typisk, når man falder i søvn, giver det hurtige EEG-mønster med lav spænding fra vågen tilstand gradvist plads til langsommere frekvenser, idet NREM-søvnen går fra stadium N1 (fald i alfa) til stadium N2 (spindler, K-komplekser) til stadium N3 (stigende amplitude og regelmæssighed af delta-rytme). Trin N3 betegnes som slow-wave sleep (SWS). SWS afbrydes af perioder med hurtig øjenbevægelse (REM-søvn, dvs. aktiv eller paradoksal). Polysomnografi (PSG) er en multiparametrisk undersøgelse, der traditionelt er blevet anvendt til at vurdere søvnarkitekturen.

Søvnen gennemgår flere diskrete cyklusser af NREM- og REM-søvn i løbet af en given nat. Hos normale voksne varer hver cyklus ca. 90 til 120 minutter, og der er ca. 4-5 sådanne cyklusser, der forekommer i løbet af en normal 8 timers nattesøvn. Procentdelen af NREM-søvn er maksimal i den første del af natten, mens REM-søvnen er fremherskende i anden halvdel.

Stage wake (W) er karakteriseret ved tilstedeværelsen af en fremherskende beta-rytme over de forreste ledninger, og der er en posteriort progression til en posteriort dominerende alfa-rytme over de occipitale regioner. Denne anteroposterior progression observeres bedst med lukkede øjne og dæmpes ved øjenåbning. Der observeres ofte øjenblink i denne fase, som fremstår som konjugerede øjenbevægelser bestående af 0,5 til 2 Hz. Under overgangen til døsighed er noget af det første, der optræder, langsomme laterale øjenbevægelser typisk mindre end 0,5 Hz, og der er større fremtrædende alfa-rytme med intermitterende beta-rytme.

Stadie 1 (N1) er typisk karakteriseret ved, at alfa-rytmen forsvinder, og at der opstår roving eye movements, som er langsomme, konjugerede, frem- og tilbageløbende afbøjninger, der normalt varer ca. 500 millisekunder. EEG’et viser medium amplitude, blandet frekvens med overvejende 4-7 Hz aktivitet og uregelmæssigt adskilte udbrud af langsomme bølger. Der forekommer vertex sharp transients (VST), som er defineret som skarpt konturerede, bilaterale synkrone bølger med maksimal amplitude i de centrale afledninger, selv om børn kan vise parietal dominans. Amplituden kan variere på begge sider, og de varer normalt mindre end 0,5 sekunder. De er normalt isolerede og forekommer med uregelmæssige intervaller både spontant og ved påføring af alarmerende stimuli. Vi ser også fremkomsten af positive occipitale skarpe søvntransienter (POSTS), som enten er enten mono- eller bifasiske, positive, trekantede bølger, der er mest fremtrædende i de occipitale hovedregioner. Alarmering under N1 kan føre til en kort genkomst af alfa-rytmen. EMG viser reduceret muskelaktivitet.

Stadie 2 (N2) er karakteriseret ved tilstedeværelsen af bilateralt synkron theta-aktivitet ledsaget af søvnspindler eller K-komplekser eller begge dele. K-komplekser er defineret ved forekomsten af et komplekst mønster af negative skarpe bølger umiddelbart efterfulgt af en positiv bølge (V-formet), der skiller sig ud fra baggrunds-EEG’et, varer = 0,5 sekunder og er mest fremtrædende i de fronto-centrale afledninger. For at ophidselse kan være forbundet med K-komplekset, skal den begynde højst 1 sekund efter afslutningen af K-komplekset. Søvnspindler defineres som særskilte 12-14 Hz-bølger med frekvenser på 11-16 Hz (oftest 12-14 Hz) med en varighed på mere end 0,5 sekunder, som normalt har maksimal amplitude i de centrale derivationer.

Stadie 3 (N3) er karakteriseret ved deltaafmatning med høj amplitude i intervallet 0,5 til 2 Hz med amplituder på 75 mikroV, målt over de fronto-centrale afledninger. K-komplekser og søvnspindler kan være til stede, men POST’er er sjældne. Typisk scorer man N3-søvn, hvis der ses en opbremsning i 20 % af epoken. N3-søvn forekommer hyppigst i den første tredjedel af natten, og klinisk set kan dette være vigtigt, da NREM-parasomni som f.eks. søvngængeri og natteskræk typisk ses i denne periode. REM-stadiet (R) er karakteriseret ved tilstedeværelsen af hurtige øjenbevægelser (REM), som er konjugerede, uregelmæssige og skarpt konturerede øjenbevægelser med en indledende faseafvigelse, der normalt varer mindre end 500 ms. Vi ser også en formindsket EMG-tone og er normalt den laveste i hele optagelsen. Der ses savtandbølger, der beskrives som udløb af skarpt konturerede eller trekantede, ofte savtakkede bølger på 2 til 6 Hz med maksimal amplitude over de centrale afledninger og ofte, men ikke altid, forudgået af et udbrud af hurtige øjenbevægelser. Tærsklen for ophidselse ved auditive stimuli har tendens til at være højest under REM. Typisk er R-søvnstadiet overvejende til stede i den sidste tredjedel af natten, og det er den periode, hvor REM-parasomni som f.eks. mareridt typisk ses. R-stadiet kan yderligere underopdeles i et fasisk REM-stadium og et tonisk REM-stadium. Det fasiske REM-stadium er en sympatisk drevet søvntilstand, der er karakteriseret ved tilstedeværelsen af hurtige øjenbevægelser, intermitterende muskeltrækninger og variationer i vejrtrækningsmønstre. Det toniske REM-stadie er derimod en parasympatisk drevet søvntilstand og er karakteriseret ved fraværet af hurtige øjenbevægelser.

Traditionel visuel stadie-scoring af PSG-optegnelser har givet værdifulde beskrivelser af søvnmakroarkitektoniske abnormiteter i en række søvnforstyrrelser. De giver imidlertid ikke oplysninger om de EEG-frekvenskarakteristika eller den rytmicitet, der ligger til grund for søvnforstyrrelser. Endvidere er den underliggende antagelse i algoritmer til scoring af stadier, at søvn er en diskontinuerlig og diskret afgrænset proces, en antagelse, der ikke er blevet understøttet af nyere data.

Mikrostrukturel analyse af søvn

Transiente EEG-fænomener, der varer mindre end scoringsepoken (fasiske hændelser), er blevet beskrevet i søvnoptagelserne, hvilket gør det muligt at identificere det, der er kendt som søvnens mikrostruktur. De to mest almindeligt anvendte metoder til undersøgelse af søvnens mikrostruktur omfatter cyklisk vekslende mønsteranalyse (CAP) og arousalparadigme.

Arousalanalyse

I 1992 foreslog American Sleep Disorders Association (ASDA) en definition af arousal uafhængig af R- og K-stadieringen. Ifølge ASDA-kriterierne optræder EEG arousals som pludselige frekvensskift til hurtigere rytmer (theta, alpha, beta, men ikke sigma), der kortvarigt erstatter søvnstadiets baggrund. Hos normale personer forbliver den gennemsnitlige varighed af arousals uændret gennem hele livet (gennemsnitlig længde på ca. 15 sekunder i hele TST), men stigningen i antallet med alderen anses for at være det fysiologiske grundlag for søvnbrist hos ældre mennesker. I forbindelse med forstyrret søvn er arousals blevet undersøgt, især i forbindelse med søvnrelaterede åndedrætsforstyrrelser og hos patienter med søvnløshed. Der findes imidlertid konsolideret litteratur, ifølge hvilken arousals og andre beslægtede fænomener udgør spontane manifestationer af fysiologisk søvn.

CAP-analyse

CAP er et EEG-fænomen, der er organiseret i sekvenser, som optager store dele inden for NREM-søvnen. Under CAP oscillerer søvnens EEG-rytmer med periodiske excitatoriske (fase A) og inhibitoriske (fase B) svingninger. CAP er en vigtig markør for den ustabilitet i arousal, der ledsager overgangsfaserne mellem søvn og vågen tilstand, og forskerne mener, at det er et substrat for fremkomsten af forskellige søvnaktiverede neurologiske lidelser. Gentagne klynger af stereotype EEG-træk, der er adskilt af tidsækvivalente intervaller af baggrundsaktivitet, og som omfatter mindst to på hinanden følgende CAP-cyklusser, identificerer en CAP-sekvens. CAP-cyklussen består af en fase A (bestående af forbigående EEG-elementer) og en fase B (et interval af theta/delta-aktivitet, der adskiller to på hinanden følgende A-faser med et interval på 1 minut) (figur 1). Hver fase af CAP kan vare fra 2 til 60 sekunder. Alle CAP-sekvenser begynder med fase A og afsluttes med fase B. På grundlag af den gensidige andel af højspændings langsomme bølger (EEG-synkronitet) og hurtige rytmer med lav amplitude (EEG-desynkronitet) i hele fase A’s varighed skelnes der mellem tre undertyper af A-faser svarende til forskellige niveauer af neurofysiologisk aktivering: undertype A1 (overvægt af EEG-synkronitet), undertype A2 (afbalanceret blanding af EEG-synkronitet og desynkronitet) og undertype A3 (overvægt af EEG-desynkronitet). Når intervallet mellem 2 på hinanden følgende A-faser overstiger 60 sekunder, slutter CAP-sekvensen, og søvnen går over i non-CAP (NCAP)-tilstand, der er karakteriseret ved stabile, vedvarende EEG-rytmer med meget få og tilfældigt fordelte arousal-relaterede fasiske hændelser.