Kliininen merkitys

Nukkumisen porrastus

Unilääketieteen vaatimattomat alkeet alkoivat pelkällä havainnoinnilla ja kuvauksella erilaisista unen ja valveen aikana tapahtuvista tapahtumista. Kuitenkin vasta elektrofysiologian alan kehittyminen ja Hans Bergerin keksimä elektroenkefalografia (EEG) -rekisteröinti 1900-luvun alkupuolella alkoivat auttaa ymmärtämään paremmin uni- ja valvetiloja luonnehtivien aivomekanismien monimutkaisuutta. Uni käy läpi strukturoituja ja organisoituja syklejä eri vaiheiden kautta.

Ensimmäiset yöunitallenteet tekivät Loomes ja hänen kollegansa, kun heillä oli edessään haastava tehtävä kuvata tyypillisiä unimalleja normaaleilla henkilöillä. Useat ryhmät improvisoivat tätä ja synnyttivät puolestaan unen porrastuksen alkeet. Kuitenkin vasta 17 vuotta myöhemmin Aserinsky tunnisti REM-unen (rapid eye movement). Tämä johti nykyaikaisten unen porrastusmenetelmien syntyyn.

Vuonna 1968 Rechtschaffenin ja Kalesin johtama asiantuntijakomitea laati säännöt normaalien aikuisten ihmisten unen pisteytykselle. Tämän koodauksen perusteella tunnistettiin 5 univaihetta: 1 REM-vaihe ja 4 NREM-univaihetta. Kukin vaihe koostuu useista fysiologisista muuttujista, joilla on taipumus esiintyä yhdessä. Myöhemmin, vuonna 2004, American Academy of Sleep Medicine (AASM) teetti unen pisteytyssääntöjen tarkistuksen, joka sisälsi säännöt herätysten, hengitystapahtumien, uneen liittyvien liikehäiriöiden ja sydäntapahtumien pisteytystä varten. Unen vakioparametrien suuruus ja jakauma kuvastavat unen makrorakennetta.

Unen makrorakenne

Unen makrorakenteen perusteella uni voidaan luokitella kahteen päävaiheeseen: ei-nopeisiin silmänliikkeisiin (non-rapid eye movement, NREM) ja nopeisiin silmänliikkeisiin (rapid eye movement, REM). Tyypillisesti uneen mentäessä heräämisen matalajännitteinen nopea EEG-kuvio väistyy vähitellen hitaampien taajuuksien tieltä, kun NREM-uni siirtyy vaiheesta N1 (alfan väheneminen) vaiheeseen N2 (spindelit, K-kompleksit) vaiheeseen N3 (delta-rytmin lisääntyvä amplitudi ja säännöllisyys). Vaihetta N3 kutsutaan hitaiden aaltojen uneksi (SWS). SWS keskeytyy silmien nopean liikkeen (REM- eli aktiivisen tai paradoksaalisen) unen jaksoihin. Polysomnografia (PSG) on moniparametrinen tutkimus, jota on perinteisesti käytetty unen arkkitehtuurin arviointiin.

Nukkuminen käy läpi useita erillisiä NREM- ja REM-unen syklejä minkä tahansa yön aikana. Normaaleilla aikuisilla kukin sykli kestää noin 90-120 minuuttia, ja normaalin 8 tunnin yöunen aikana on noin 4-5 tällaista sykliä. NREM-unen osuus on suurimmillaan yön alkupuolella, kun taas REM-uni on vallitsevana yön jälkipuoliskolla.

Vaiheen heräämiselle (W) on ominaista, että etupuolen johtimissa on vallitseva beeta-rytmi, ja takaraivon alueella on posteriorinen etenemisvaihe kohti posteriorista vallitsevaa alfarytmiä. Tämä anteroposteriorinen eteneminen on parhaiten havaittavissa silmät kiinni, ja silmien avaaminen heikentää sitä. Tässä vaiheessa havaitaan usein silmien räpäytyksiä, jotka näkyvät 0,5-2 Hz:n konjugoituneina silmänliikkeinä. Siirryttäessä uneliaisuuteen ensimmäisiä asioita, jotka ilmenevät, ovat hitaat sivusuuntaiset silmänliikkeet, jotka ovat tyypillisesti alle 0,5 Hz, ja alfarytmi korostuu enemmän, ja siihen liittyy ajoittainen beetarytmi.

Vaiheelle 1 (N1) on tyypillistä, että alfarytmi katoaa ja ilmaantuu kiertäviä silmänliikkeitä, jotka ovat hitaita, konjugoituneita, edestakaisin suuntautuvia, tavallisesti noin 500 millisekuntia kestäviä poikkeamia. EEG:ssä näkyy keskipitkän amplitudin, sekataajuista, pääasiassa 4-7 Hz:n aktiivisuutta ja epäsäännöllisen välimatkan päässä toisistaan olevia hitaiden aaltojen purkauksia. Vertex sharp transients (VST), jotka määritellään teräväpiirteisiksi, molemminpuolisiksi synkronisiksi aalloiksi, joiden amplitudi on suurimmillaan keskushermoston yläpuolella, vaikka lapsilla voi esiintyä parietaalista dominanssia. Amplitudi voi vaihdella molemmin puolin, ja ne kestävät yleensä alle 0,5 sekuntia. Ne ovat yleensä yksittäisiä ja esiintyvät epäsäännöllisin väliajoin sekä spontaanisti että hälytysärsykkeiden vaikutuksesta. Näkyy myös unen positiivisia occipitaalisia teräviä transientteja (POSTS), jotka ovat joko mono- tai bifaasisia, positiivisia, kolmionmuotoisia aaltoja, jotka näkyvät selvimmin takaraivon pään alueilla. Hälytys N1:n aikana voi johtaa alfarytmin lyhytaikaiseen uusiutumiseen. EMG osoittaa vähentynyttä lihasaktiivisuutta.

Vaiheelle 2 (N2) on ominaista bilateraalisesti synkroninen theta-aktiivisuus, johon liittyy unikierteitä tai K-komplekseja tai molempia. K-kompleksit määritellään esiintymällä kompleksinen kuvio negatiivisesta terävästä aallosta, jota seuraa välittömästi positiivinen aalto (V-muotoinen), joka erottuu tausta-EEG:stä, kestää =0,5 sekuntia ja on selvimmin havaittavissa fronto-central-johdoksissa. Jotta kiihottuminen liittyisi K-kompleksiin, sen pitäisi alkaa viimeistään 1 sekunti K-kompleksin päättymisen jälkeen. Unikierteet määritellään erillisiksi 12-14 Hz:n aalloiksi, joiden taajuus on 11-16 Hz (tavallisimmin 12-14 Hz) ja joiden kesto on yli 0,5 sekuntia ja joiden amplitudi on tavallisesti suurimmillaan sentraalisissa johdannaisissa.

Vaiheelle 3 (N3) on ominaista suuri amplitudi, delta-hidastuminen alueella 0,5-2 Hz, jonka amplitudi on yhtä suuri kuin 75 mikroV mitattuna etu- ja keskijohdoissa. K-komplekseja ja unikierteitä voi esiintyä, mutta POSTit ovat harvinaisia. Tyypillisesti N3-uni pisteytetään, jos hidastumista havaitaan 20 prosentissa epookista. N3-unta esiintyy useimmiten yön ensimmäisen kolmanneksen aikana, ja kliinisesti tämä voi olla tärkeää, koska NREM-parasomnioita, kuten unissakävelyä ja yökauhua, esiintyy tyypillisesti tänä aikana. REM-vaiheelle (R) on ominaista nopeat silmänliikkeet (REM), jotka ovat konjugoituneita, epäsäännöllisiä ja jyrkkäpiirteisiä silmänliikkeitä, joiden alkuvaiheen poikkeama kestää tavallisesti alle 500 millisekuntia. Näemme myös heikentyneen EMG-äänen, ja se on yleensä koko tallenteen matalin. Nähdään sahalaita-aaltoja, joita kuvataan teräväpiirteisten tai kolmionmuotoisten, usein sahalaitaisten 2-6 Hz:n aaltojen valumina, joiden amplitudi on suurimmillaan keskijohdannaisilla ja joita edeltää usein, mutta ei aina, nopeiden silmänliikkeiden purkaus. Kynnys auditiivisten ärsykkeiden aiheuttamalle herätykselle on yleensä korkein REM-jakson aikana. Tyypillisesti unen R-vaihe esiintyy pääasiassa yön viimeisen kolmanneksen aikana, ja se on ajanjakso, jolloin REM-parasomnioita, kuten painajaisia, tyypillisesti esiintyy. R-vaihe voidaan jakaa edelleen faasiseen REM-vaiheeseen ja tooniseen REM-vaiheeseen. Faasinen REM-vaihe on sympaattisesti ohjattu unitila, jolle ovat ominaisia nopeat silmänliikkeet, ajoittaiset lihasnykäykset ja hengitysmallien vaihtelut. Toisaalta tooninen REM-vaihe on parasympaattisesti ohjattu unitila, ja sille on ominaista nopeiden silmänliikkeiden puuttuminen.

Perinteinen PSG-tallenteiden visuaalinen vaiheiden pisteytys on tuottanut arvokkaita kuvauksia unen makro-arkkitehtuurin poikkeavuuksista useissa unihäiriöissä. Ne eivät kuitenkaan anna tietoa unihäiriöiden taustalla olevista EEG:n taajuusominaisuuksista tai rytmisyydestä. Lisäksi vaiheittaisten pisteytysalgoritmien taustalla on oletus, että uni on epäjatkuva ja diskreetisti rajattu prosessi, oletus, jota viimeaikaiset tiedot eivät ole tukeneet.

Unen mikrorakenteellinen analyysi

Unitallenteissa on kuvattu ohimeneviä EEG-ilmiöitä, jotka kestävät vähemmän kuin pisteytysaikajakso (faasiset tapahtumat), mikä mahdollistaa niin sanotun unen mikrorakenteen tunnistamisen. Kaksi yleisimmin käytettyä menetelmää unen mikrorakenteen tutkimiseen ovat syklisen vuorottelevan kuvion (CAP) analyysi ja heräämisparadigma.

Arousal Analysis

American Sleep Disorders Association (ASDA) ehdotti vuonna 1992 heräämisen määritelmää, joka ei ole riippuvainen R- ja K-porrastuksesta. ASDA:n kriteerien mukaan EEG-herätykset ilmenevät äkillisinä taajuussiirtyminä kohti nopeampia rytmejä (theta, alfa, beeta, mutta ei sigma), jotka korvaavat lyhytaikaisesti univaiheen taustan. Normaaleilla koehenkilöillä herätteiden keskimääräinen kesto pysyy muuttumattomana koko eliniän ajan (keskimääräinen pituus on noin 15 sekuntia koko TST:n ajan), mutta niiden lukumäärän lisääntymistä iän myötä pidetään iäkkäiden unihäiriöiden fysiologisena perustana. Häiriintyneen unen olosuhteissa heräämisiä on tutkittu erityisesti uneen liittyvissä hengityshäiriöissä ja unettomuuspotilailla. On kuitenkin olemassa vakiintunutta kirjallisuutta, jonka mukaan heräämiset ja muut niihin liittyvät ilmiöt edustavat fysiologisen unen spontaaneja ilmenemismuotoja.

CAP-analyysi

CAP on EEG-ilmiö, joka on järjestäytynyt sekvensseihin, jotka vievät laajoja jaksoja NREM-unen sisällä. CAP:n aikana unen EEG-rytmit värähtelevät jaksoittaisilla eksitatorisilla (vaihe A) ja inhibitorisilla (vaihe B) heilahduksilla. CAP on merkittävä merkki herätyksen epävakaudesta, joka liittyy unen ja heräämisen siirtymävaiheisiin, ja tutkijat pitävät sitä erilaisten unen aktivoimien neurologisten häiriöiden syntymisen substraattina. Toistuvat stereotyyppisten EEG-piirteiden klusterit, jotka on erotettu ajallisesti vastaavilla tausta-aktiivisuuden intervalleilla ja joihin sisältyy vähintään kaksi peräkkäistä CAP-sykliä, tunnistavat CAP-sekvenssin. CAP-sykli koostuu vaiheesta A (joka koostuu ohimenevistä EEG-elementeistä) ja vaiheesta B (kaksi peräkkäistä A-vaihetta erottava theta/delta-aktiivisuuden intervalli, jonka väli on 1 minuutti) (kuva 1). Kukin CAP-vaihe voi kestää 2-60 sekuntia. Kaikki CAP-sekvenssit alkavat vaiheella A ja päättyvät vaiheeseen B. Korkeajännitteisten hitaiden aaltojen (EEG:n synkronia) ja matalaamplitudisten nopeiden rytmien (EEG:n desynkronia) vastavuoroisen osuuden perusteella koko vaiheen A keston aikana erotetaan kolme A-vaiheiden alatyyppiä, jotka vastaavat neurofysiologisen aktivaation eri tasoja: alatyyppi A1 (EEG:n synkronian ylivalta), alatyyppi A2 (EEG:n synkronian ja desynkronian tasapainoinen sekoitus) ja alatyyppi A3 (EEG:n desynkronian valta-asema). Kun kahden peräkkäisen A-vaiheen välinen aika on yli 60 sekuntia, CAP-sekvenssi päättyy, ja unelle, joka siirtyy ei-CAP-tilaan (NCAP), on ominaista vakaa, jatkuva EEG-rytmi, jossa on hyvin vähän ja satunnaisesti jakautuneita heräämiseen liittyviä faasisia tapahtumia.

.