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低频重复经颅磁刺激提高运动员睡眠质量的应用研究

2012-11-17刘运洲张忠秋

中国运动医学杂志 2012年12期
关键词:脑干经颅基线

刘运洲 张忠秋

国家体育总局体育科学研究所(北京100061)

运动训练过程中,尤其是大赛当前,失眠问题时常困扰着广大运动员和教练员,实践中常常采用音乐催眠、计数甚至中医推拿等方法帮助运动员进行睡眠调节,然而有时效果并不理想。

大量实验已经证明,脑干存在特定的睡眠诱导区[1],由位于脑桥中央水平与延髓尾端之间中线区域的细胞核团组成,其包括中缝核、孤束核、蓝斑核以及网状结构背内侧的一些神经元。这些核团发出上行纤维能够对脑干网状结构的上部产生抑制性影响。其中中缝核是脑内5-羟色胺(5-HT)神经元集中的脑区,5-HT是引起睡眠的重要神经递质。

重复经颅磁刺激(rTMS)是一种安全、无创伤、无疼痛的新型认知神经科学技术,它利用时变磁场使大脑皮层产生感应电流,通过改变大脑皮层神经细胞的动作电位而影响脑内代谢和神经组织的电活动,进而对刺激区域及相关区域产生影响,且所产生的生物学效应可持续到刺激停止后的一段时间。一般来说,高频(>5 Hz)rTMS对大脑皮层的兴奋性具有促进作用,而低频(≤1 Hz)rTMS则对大脑皮层的兴奋性产生抑制,已被广泛应用于精神病学和神经病学的临床诊断与治疗。由于低频(≤1 Hz)rTMS能够抑制大脑皮层的兴奋性[2-5], 可促进γ-氨基丁酸(GABA)和5-HT的释放[6,7],而GABA又是哺乳动物中枢神经系统内重要的抑制性神经递质[8]。鉴于此,可尝试将rTMS作为干预手段,通过在运动员脑干的中缝核区域施加适宜的低频rTMS,用以改善其睡眠质量。已有研究证实1 Hz、80%静息阈值(RMT)、1500次rTMS(持续10秒间隔2秒)能够较好地降低运动皮层的兴奋性[5],故本研究采用该参数的rTMS在运动员脑干的中缝核区域施加刺激,观察其对运动员睡眠质量的干预效果。

1 方法

1.1 被试

某省队跳水运动员LT、WJH、CY,男,年龄17~19岁,运动年限6~8年,均无既往病史、家族病史及精神类疾病,符合经颅磁刺激(TMS)实验标准。所有被试均自愿参加实验,告知被试实验过程、可能的影响,并与其签订实验协议。

1.2 背景资料

在广州亚运会选拔赛前夕,运动员LT、WJH、CY在训练过程中无精打采,注意力不够集中,看起来比较疲倦。经询问,他们自述最近睡眠不太好,晚上比较难睡着,有时睡着了也很快就醒来,醒了以后很难再入睡。同时他们表示,自己也很想休息好,希望能够顺利通过选拔,但怎么都睡不着,心里很着急。

采用匹兹堡睡眠质量指数量表 (PSQI)进行监测,要求他们对最近一周的睡眠状况进行评估。测试结果显示,LT、WJH、CY的PSQI总分分别为11、14、13,表明其分别属于轻度或中度失眠(根据国内PSQI量表修订版标准,PSQI总分>7分可诊断为失眠,其程度分级一般以8分~12分为轻度失眠、13分~17分为中度失眠、18分~21分为重度失眠。总分越高,表示睡眠质量越差,失眠程度越重[9])。经与教练协商后,拟采用重复经颅磁刺激(rTMS)作为干预手段,对其进行睡眠调节,用以提高睡眠质量。

1.3 实验设计

多重基线设计。

1.4 实施过程

实验分为两个阶段:第1阶段为基线观察期,收集被试的基线指标,待数据稳定后实施干预;第2阶段为干预期,在被试每天晚上睡觉前45分钟左右时,采用rTMS对其实施干预。

经过3天的基线观察后,从第3天晚上开始,对WJH实施干预,LT和CY继续做基线观察;从第4天晚上开始,在对WJH继续实施干预的同时,对LT开始实施干预,CY继续做基线观察;第5天晚上,对CY也开始实施干预。第7天停止干预,随后对LT、WJH、CY进行了睡眠健康教育 (睡眠健康教育主要是告诉运动员如何正确看待睡眠,并分析失眠的原因,介绍一些简单的克服失眠的方法)。

在整个实验过程中,要求被试每天早上起床后进行自评睡眠质量测试和状态焦虑测试,并于干预后一周时再次采用匹兹堡睡眠质量指数量表(PSQI)对其睡眠质量进行诊断 (要求他们对最近一周的睡眠状况进行评估)。

1.5 实验设备与测试方法

重复经颅磁刺激 (rTMS):使用经颅磁刺激器(Magtism RAPID2型磁刺激仪及其标准蝶型70mm双线圈,磁场强度为2.2 T,英国Magtism公司)在运动员LT、WJH、CY脑干的中缝核区域施加1Hz、80%RMT、1500次rTMS(持续10秒间隔2秒)。实施刺激时,被试舒服地躺在两侧有扶手的靠椅上,保持全身放松,线圈平面与颅骨表面相切,线圈两圆相交处的中心位置正对枕骨大孔(枕骨粗隆下方1 cm左右)[10,11]。

静息阈值(rest motor threshold,RMT):采用Magtism RAPID2型磁刺激仪的MEP模块 (时间基值50 ms,滤波通带2 Hz~10 KHz)及其专用电极线记录运动诱发电位(MEP),记录电极置于拇短展肌肌腹,参考电极置于远心端的肌腱,接地极置于手腕。线圈两圆相交处的中心位置正对能诱发右手拇指展肌运动诱发电位(MEP)的位置(即国际标准脑电10-20记录系统的Cz点),在右手拇指展肌完全放松的情况下,找到连续10次经颅磁刺激中有5次以上产生大于50μV运动诱发电位(MEP)的最小磁刺激强度,作为静息阈值(RMT)[11]。测得LT的RMT为48%输出强度,WJH的RMT为56%输出强度,CY的RMT为54%输出强度。

匹兹堡睡眠质量指数量表 (PSQI):包括7个因子,每个因子按0~3等级计分,PSQI总分>7作为判断睡眠质量问题的界值,PSQI总分越高,表示睡眠质量越差,失眠程度越严重。该量表具有较好的信度和效度[9]。

自评睡眠质量测试:要求被试根据自己的真实感受对昨晚的睡眠质量进行评定。采用10级评定法进行评定,数字0~9代表睡眠质量,从0到9表示睡眠质量逐步升高,“0”代表睡眠质量非常差,“9”代表睡眠质量非常好。

状态焦虑测试:采用状态焦虑量表(S-AI)进行测试,该量表包含20个题目,采用1~4级评定法进行评定,得分越高表明焦虑程度越高。该量表具有较好的信度和效度[9]。

2 结果

2.1 自评睡眠质量的变化

如图1所示,rTMS干预后LT、WJH、CY的自评睡眠质量得分均提高,表明其自评睡眠质量提高。

2.2 状态焦虑的变化

如图2所示,rTMS干预后LT、WJH、CY的状态焦虑量表(S-AI)得分均降低,表明其状态焦虑降低。

2.3 匹兹堡睡眠质量指数的变化

由表1可见,rTMS干预后LT、WJH、CY的PSQI总分均降低,且低于7分。结合匹兹堡睡眠质量指数量表(PSQI)的诊断标准(PSQI总分>7作为判断睡眠质量问题的界值),可以看出干预后LT、WJH、CY的睡眠质量均提高,睡眠恢复正常。

表1 rTMS干预前、后匹兹堡睡眠质量指数量表(PSQI)诊断结果

3 讨论

小样本基线实验设计是心理学常用的研究范式之一,尤其是在单个或只有少量被试的情况下,通过严谨的实验设计可以对每个被试的心理与行为反应进行详细的比较与分析,并作出客观解释。但在实际应用过程中,由于伦理道德的原因,有时不可随意撤销一个正在实施的干预措施,再回到基线条件去,此时可考虑多重基线设计的方法。多重基线设计中的重复超越了单个研究对象、单个行为或单个背景的限制,可以对不同对象、不同行为以及在不同背景中干预的效果进行检验,从而证实干预措施和目标行为改变之间的关系。不同研究对象的多重基线设计是将同样的干预措施用于不同的研究对象,以便检验一个特定干预项目的效果[12]。这种设计要在基线条件之后,以不同的时间间隔把相同的干预条件分别实施于不同的研究对象。依据Hrycaiko(1996)的“直观检验”(visual inspection)的建议[13],干预前、后基线水平之间数据的重叠点减少,干预后效果明显且具有跨样本效度,则可认为干预有效。本研究在基线条件之后,在不同的时间间隔采用rTMS对3名不同的研究对象实施干预,干预后3名被试的自评睡眠质量得分提高,状态焦虑量表(S-AI)得分均降低,表明采用rTMS进行干预后被试的睡眠质量得以提高。

焦虑与失眠密切相关,睡眠质量差的人往往表现为忧郁、焦虑、紧张、易激惹和精力不足,因为害怕失眠或怕失眠带来的危害而产生的焦虑对失眠产生了不良影响[14]。吴任钢指出失眠患者往往夸大了失眠所造成的短期或长期影响,从而更容易产生焦虑情绪,进而影响睡眠[15]。低频rTMS可促进抑制性神经递质γ-氨基丁酸的释放[6],而γ-氨基丁酸能够降低神经元的活性及减慢神经传导速度,起到抗焦虑的作用[16]。

本研究中,采用rTMS干预后,还对运动员进行了睡眠健康教育,旨在帮助他们建立正确的认识及增强自我调节能力。

本研究结果显示,在LT、WJH、CY脑干的中缝核区域施加1Hz、80%RMT、1500次rTMS(持续10秒间隔2秒)后,失眠运动员自评睡眠质量提高、状态焦虑降低,睡眠恢复正常。rTMS刺激过程中被试均未感到疼痛,未引起不适反应,刺激后未产生不利影响。

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