Klinikai jelentőség
Az alvás stádiumbeosztása
Az alvásgyógyászat szerény kezdetei az alvás és ébrenlét során bekövetkező különböző események egyszerű megfigyelésével és leírásával kezdődtek. Azonban csak az elektrofiziológia fejlődésével és az elektroenkefalográfiás (EEG) felvételek feltalálásával Hans Berger által a 20. század elején kezdtük jobban megérteni az alvás és ébrenlét állapotokat jellemző agyi mechanizmusok összetettségét. Az alvás különböző szakaszokon keresztül strukturált és szervezett ciklusokon megy keresztül.
A kezdeti éjszakai alvásfelvételeket Loomes és munkatársai végezték, amikor szembesültek azzal a kihívást jelentő feladattal, hogy leírják a normális egyének tipikus alvásmintáit. Ezt több csoport is rögtönözte, és így születtek meg az alvás szakaszolásának kezdetei. Aserinsky azonban csak 17 évvel később ismerte fel a gyors szemmozgásos (REM) alvást. Ez vezetett az alvásfokozás modern módszereinek megszületéséhez.
1968-ban egy Rechtschaffen és Kales által elnökölt szakértői bizottság megállapította a normális emberi felnőttek alvásának pontozására vonatkozó szabályokat. Ebből a kódolásból 5 alvási szakaszt azonosítottak: 1 REM szakasz és 4 NREM alvási szakasz. Minden szakasz számos fiziológiai változóból áll, amelyek általában együttesen jelentkeznek. Ezt követően 2004-ben az American Academy of Sleep Medicine (AASM) megbízásából az alvás pontozási szabályainak felülvizsgálatára került sor, amely az ébredések, a légzési események, az alvással kapcsolatos mozgászavarok és a kardiális események pontozására vonatkozó szabályokat tartalmazta. A standard alvásparaméterek nagysága és eloszlása az alvás makrostruktúráját tükrözi.
Az alvás makrostruktúrája
Az alvás makrostruktúrája alapján az alvás 2 fő szakaszra osztható: nem gyors szemmozgású (NREM) és gyors szemmozgású (REM) alvás. Jellemzően az elalvás során az ébrenlét alacsony feszültségű, gyors EEG-mintázata fokozatosan átadja helyét a lassabb frekvenciáknak, ahogy az NREM alvás az N1 stádiumból (az alfa csökkenése) az N2 stádiumba (spindles, K-komplexek) az N3 stádiumba (a delta ritmus amplitúdójának és szabályosságának növekedése) lép. Az N3 fázist lassú hullámú alvásnak (SWS) nevezik. Az SWS-t megszakítják a gyors szemmozgásos (REM, azaz aktív vagy paradox) alvás időszakai. A poliszomnográfia (PSG) egy multiparametrikus vizsgálat, amelyet hagyományosan az alvás architektúrájának értékelésére használnak.
Az alvás az NREM és a REM alvás több diszkrét ciklusán megy keresztül egy adott éjszaka folyamán. Normális felnőtteknél minden egyes ciklus körülbelül 90-120 percig tart, és egy normál 8 órás éjszakai alvás során körülbelül 4-5 ilyen ciklus fordul elő. Az NREM alvás aránya az éjszaka első felében maximális, míg a REM alvás az éjszaka második felében dominál.
Az ébrenlét (W) szakaszát az jellemzi, hogy az elülső vezetékek fölött domináns béta ritmus van jelen, és az okcipitális régiók fölött hátrafelé haladva egy hátsó domináns alfa ritmus alakul ki. Ez az anteroposterior progresszió csukott szemmel figyelhető meg a legjobban, és a szem kinyitásakor csillapodik. Ebben a szakaszban gyakran megfigyelhető szemhunyorgás, amely 0,5-2 Hz-es konjugált szemmozgások formájában jelentkezik. Az álmosságba való átmenet során az egyik első dolog, ami megjelenik, a lassú oldalsó szemmozgások, amelyek jellemzően 0,5 Hz-nél kisebbek, és nagyobb hangsúlyt kap az alfa ritmus, intermittáló béta ritmussal.
Az 1. szakasz (N1) jellemzően az alfa ritmus eltűnésével és a vándorló szemmozgások megjelenésével jellemezhető, amelyek lassú, konjugált, ide-oda kitérések, amelyek általában körülbelül 500 milliszekundumig tartanak. Az EEG közepes amplitúdójú, vegyes frekvenciájú, túlnyomórészt 4-7 Hz-es aktivitást és szabálytalan időközönként lassú hullámok kitöréseit mutatja. Megjelennek a vertex sharp tranziensek (VST), amelyeket élesen kontúrozott, kétoldali szinkron hullámokként határoznak meg, amelyek amplitúdója a centrális származtatás fölött van a legnagyobb, bár a gyermekeknél előfordulhat parietális dominancia. Az amplitúdó mindkét oldalon változhat, és általában kevesebb mint 0,5 másodpercig tartanak. Általában izoláltak és szabálytalan időközönként jelennek meg mind spontán, mind riasztó ingerek hatására. Az alvás pozitív occipitális éles tranzienseinek (POSTS) megjelenését is megfigyelhetjük, amelyek mono- vagy bifázisú, pozitív, háromszög alakú hullámok, amelyek leginkább az occipitális feji régiókban jelennek meg. Az N1 alatti riasztás az alfa ritmus rövid ideig tartó visszatéréséhez vezethet. Az EMG csökkent izomaktivitást mutat.
A 2. szakaszra (N2) jellemző a kétoldali szinkron théta aktivitás jelenléte, amelyet alvási orsók vagy K-komplexek vagy mindkettő kísér. A K-komplexeket a háttér-EEG-ből kiemelkedő, =0,5 másodpercig tartó, a negatív éles hullámot közvetlenül követő pozitív hullám (V alakú) követi, és a fronto-centrális derivációban a legmarkánsabb. Ahhoz, hogy az arousal a K-komplexushoz kapcsolódjon, annak legfeljebb 1 másodperccel a K-komplexus megszűnése után kell kezdődnie. Az alvási orsókat 11-16 Hz (leggyakrabban 12-14 Hz) frekvenciájú, különálló 12-14 Hz-es hullámokként határozzák meg, amelyek időtartama nagyobb, mint 0,5 másodperc, amplitúdójuk általában a centrális levezetésekben maximális.
A 3. stádiumot (N3) nagy amplitúdójú, delta lassulás jellemzi 0,5 és 2 Hz közötti tartományban, 75 mikroV-val egyenlő amplitúdóval a fronto-centrális levezetéseken mérve. K-komplexek és alvási orsók jelen lehetnek, de a POST-ok ritkák. Jellemzően az N3 alvást akkor pontozzák, ha az epochák 20%-ában lassulás figyelhető meg. Az N3 alvás leggyakrabban az éjszaka első harmadában fordul elő, és klinikai szempontból ez fontos lehet, mivel az NREM paraszomniák, mint például az alvajárás és az éjszakai rémálmok jellemzően ebben az időszakban jelentkeznek. A REM-fázist (R) a gyors szemmozgások (REM) jelenléte jellemzi, amelyek konjugált, szabálytalan és éles kontúrú szemmozgások, amelyek kezdeti fáziskitérése általában 500 ms-nál rövidebb ideig tart. Csökkent EMG-tónust is látunk, és általában ez a legalacsonyabb a teljes felvételen. Fűrészfoghullámokat látunk, amelyeket élesen kontúrozott vagy háromszög alakú, gyakran fogazott, 2-6 Hz-es hullámok lefolyásaként írnak le, amelyek maximális amplitúdója a központi levezetések felett van, és amelyeket gyakran, de nem mindig gyors szemmozgások kitörése előz meg. A hallási ingerek által kiváltott ébresztési küszöb általában a REM-időszakban a legmagasabb. Az alvás R szakasza jellemzően az éjszaka utolsó harmadában van jelen, és ez az az időszak, amikor a REM-parazomniák, például a rémálmok jellemzően megjelennek. Az R szakasz tovább osztható fázisos REM és tónusos REM szakaszra. A fázisos REM szakasz egy szimpatikusan vezérelt alvási állapot, amelyet gyors szemmozgások, időszakos izomrángások és a légzésminták változásai jellemeznek. A tónusos REM viszont egy paraszimpatikusan vezérelt alvási állapot, amelyet a gyors szemmozgások hiánya jellemez.
A PSG-felvételek hagyományos vizuális stádium pontozása értékes leírást adott az alvás makro-architekturális rendellenességeiről számos alvászavarban. Ezek azonban nem nyújtanak információt az alvászavarok hátterében álló EEG frekvenciajellemzőkről vagy ritmikusságról. Továbbá, a szakaszos pontozási algoritmusok alapfeltevése az, hogy az alvás diszkontinuus és diszkréten korlátozott folyamat, amely feltevést a legújabb adatok nem támasztják alá.
Az alvás mikrostruktúrális elemzése
A pontozási epochánál rövidebb ideig tartó tranziens EEG-jelenségeket (fázisos események) írtak le az alvásfelvételeken belül, ami lehetővé teszi az alvás úgynevezett mikrostruktúrájának azonosítását. Az alvás mikrostruktúrájának vizsgálatára leggyakrabban használt két módszer a ciklikus váltakozó mintázat (CAP) analízis és az arousal paradigma.
Arousal analízis
Az Amerikai Alvászavarok Szövetsége (ASDA) 1992-ben az R és K stádiumoktól független arousal definíciót javasolt. Az ASDA kritériumai szerint az EEG arousal hirtelen frekvenciaváltásként jelenik meg a gyorsabb ritmusok (théta, alfa, béta, de nem szigma) felé, amelyek rövid időre felváltják az alvási szakasz hátterét. Normális alanyoknál az ébredések átlagos időtartama nem változik az élet során (átlagos hossza körülbelül 15 másodperc a TST során), de az életkor előrehaladtával bekövetkező számnövekedést az idősek alvásfragilitásának fiziológiai alapjának tekintik. Zavart alvás esetén az arousalokat különösen alvással összefüggő légzészavarok és álmatlanságban szenvedő betegek esetében vizsgálták. Van azonban konszolidált irodalom, amely szerint az ébredések és más kapcsolódó jelenségek a fiziológiás alvás spontán megnyilvánulásait jelentik.
CAP-elemzés
A CAP egy olyan EEG-jelenség, amely olyan szekvenciákba szerveződik, amelyek széles szakaszokat foglalnak el az NREM alváson belül. A CAP során az alvás EEG-ritmusai periodikus gerjesztő (A fázis) és gátló (B fázis) kilengésekkel oszcillálnak. A CAP az alvás-ébrenlét átmeneti fázisokat kísérő arousal instabilitás egyik fő markere, és a kutatók szerint ez a különböző alvás aktiválta neurológiai rendellenességek kialakulásának szubsztrátja. A sztereotip EEG-jellemzők ismétlődő klaszterei, amelyeket idő-egyenértékű háttéraktivitási intervallumok választanak el egymástól, és legalább 2 egymást követő CAP-ciklust tartalmaznak, azonosítják a CAP-szekvenciát. A CAP-ciklus egy A fázisból (amely átmeneti EEG-elemekből áll) és egy B fázisból (téta/delta aktivitás intervalluma, amely 2 egymást követő A fázist választ el, 1 percnek megfelelő intervallummal) áll (1. ábra). A CAP egyes fázisai 2-60 másodpercig tarthatnak. Az A fázis teljes időtartama alatt a nagyfeszültségű lassú hullámok (EEG szinkronitás) és az alacsony amplitúdójú gyors ritmusok (EEG deszinkronitás) kölcsönös aránya alapján az A fázisok 3 altípusát különböztetjük meg, amelyek a neurofiziológiai aktiváció különböző szintjeinek felelnek meg: A1 altípus (az EEG szinkronitás túlsúlya), A2 altípus (az EEG szinkronitás és deszinkronitás kiegyensúlyozott keveréke) és A3 altípus (az EEG deszinkronitás túlsúlya). Amikor a két egymást követő A fázis közötti intervallum meghaladja a 60 másodpercet, a CAP szekvencia véget ér, és a nem-CAP (NCAP) módba lépő alvást stabil, folyamatos EEG ritmusok jellemzik, nagyon kevés és véletlenszerűen eloszló ébredéshez kapcsolódó fázisos eseménnyel.
.