ANALIZA ARHITEKTURE SPANJA PRI BOLNIKIH PO KAPI V SUPRATENTORIALNEM DELU IN BOLNIKIH PO KAPI V MOŽGANSKEM DEBLU

Transcription

1 UNIVERZA V LJUBLJANI SKUPNI INTERDISCIPLINARNI PROGRAM DRUGE STOPNJE KOGNITIVNA ZNANOST V SODELOVANJU Z UNIVERSITÄT WIEN, SVEUČILIŠTE U ZAGREBU, UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE IN EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM TINA KOJADIN ANALIZA ARHITEKTURE SPANJA PRI BOLNIKIH PO KAPI V SUPRATENTORIALNEM DELU IN BOLNIKIH PO KAPI V MOŽGANSKEM DEBLU Magistrsko delo Ljubljana, 2015

2

3 UNIVERZA V LJUBLJANI SKUPNI INTERDISCIPLINARNI PROGRAM DRUGE STOPNJE KOGNITIVNA ZNANOST V SODELOVANJU Z UNIVERSITÄT WIEN, SVEUČILIŠTE U ZAGREBU, UNIVERZITA KOMENSKÉHO V BRATISLAVE IN EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM TINA KOJADIN Mentorica: izr. prof. dr. LEJA DOLENC GROŠELJ, dr. med. Somentor: dr. ROMAN ROSIPAL ANALIZA ARHITEKTURE SPANJA PRI BOLNIKIH PO KAPI V SUPRATENTORIALNEM DELU IN BOLNIKIH PO KAPI V MOŽGANSKEM DEBLU Magistrsko delo Ljubljana, 2015

4

5 ZAHVALA Iskreno bi se rada zahvalila bolnikom in njihovim svojcem, ki so s svojim sodelovanjem v raziskavi pripomogli k nastanku predloženega dela. Zahvalila bi se tudi so-mentorju dr. Romanu Rosipalu in študentki Zuzani Rostakovi ter ostalim sodelavcem tima na Inštitutu za merske znanosti Slovaške akademije znanosti v Bratislavi za pomoč pri analizi podatkov. Za sodelovanje, spodbudo, nasvete in ažurnost gre posebna zahvala tudi mentorici izr. prof. dr. Leji Dolenc Grošelj, dr. med.. Predvsem pa bi se rada zahvalila svojemu očetu in mami, ki sta mi s svojo nesebičnostjo omogočila študij in mi nudila oporo in jima zato posvečam to delo. Izredna zahvala gre še mojemu prijatelju Mihu, ki mi je stal ob strani med študijem in ki je verjel, da zmorem.

6

7 POVZETEK Spanje je pomemben fiziološki proces za normalno delovanje telesa in kognicije. Med spanjem se frekvenca možganskih valov v posameznih fazah spreminja, kar je posledica aktivnosti v različnih predelih možganov. V različnih možganskih regijah lahko pride do poškodb po ishemični kapi, ki nastane zaradi strdka v krvnem pretoku, to pa vodi v pomanjkljivo oskrbo s kisikom in povzroči lezije v možganih. Študije so pokazale razlike v arhitekturi spanja med zdravimi v primerjavi z bolniki po možganski kapi, ki so bile opazne v daljšem času globokega spanca in krajšem času aktivnega spanca (REM rapid eye movement sleep) pri bolnikih po možganski kapi. Na podlagi teh ugotovitev je cilj te študije analizirati proces arhitekture spanja med bolniki po možganski kapi v supratentorialnem delu in možganskem deblu. Glede na različne možganske regije, ki so bile prizadete od kapi, predvidevamo, da bodo zaradi nevroanatomsko različne prizadetosti posledično prisotne tudi razlike v arhitekturi spanja med obema skupinama bolnikov. Študija zajema 51 celonočnih polisomnografskih (PSG) posnetkov bolnikov po ishemični možganski kapi. Pri vseh bolnikih je bilo opravljeno slikanje možganov z magnetno resonančnim slikanjem (MRI) z namenom lociranja od kapi prizadetega območja. V študijo je bilo vključenih 43 bolnikov s kapjo v supratentorialnem delu in 8 bolnikov s kapjo v možganskem deblu. PSG posnetki so bili vidno analizirani na podlagi kriterijev Rechtschaffna in Kalesa (RKS, 1968) in kriterijev Ameriške akademije za medicino spanja (AASM - American Academy of Sleep Medicine, 2007). Faze spanja in ostali elementi arhitekture spanja so bili nato analizirani v programu Matlab R2014b v iskanju statistične značilnosti. Študijo je odobrila etična komisija v Bratislavi. Rezultati raziskave nakazujejo statistično značilno razliko v arhitekturi spanja pri bolnikih s kapjo v možganskem deblu v zmanjšani učinkovitosti spanja in latenci uspavanja v REM fazo v primerjavi z bolniki po možganski kapi v supratentorialih regijah. Glede na dobljene rezultate je mogoče sklepati, da različne možganske regije vplivajo na različne funkcije spanja. KLJUČNE BESEDE: arhitektura spanja, možgansko deblo, možganska kap, polisomnografija, supratentorialni del.

8 ABSTRACT Sleep is an essential physiological process for normal functioning of the body and cognition while being awake. In sleep process the brain frequency is changing while going through sleep phases, which are associated with the activity in various brain regions. These brain regions can be damaged after an ischemic stroke, caused by the blockade in the blood vessel leading to lack of oxygen supply and producing lesions in brain areas, what results in a loss of brain function. As a consequence of a disorder like lesions in the brain, the brain functions are disrupted, what can affect the process of sleep. Studies show, that there are some differences in sleep patterns among healthy sleepers and subjects after stroke, showing that subjects after stroke spent more time in deep sleep and less in REM sleep in comparison with the healthy sleepers. Based on these findings the goal of this study is to analyze sleep architecture among patients after stroke depending on the brain area that was affected by stroke. Regarding to the brain region that was affected by the stroke, there could be some differences in sleep patterns among the patients that could indicate on the neuroanatomical importance on sleep process. There were 51 polysomnograpy (PSG) recording taken from patients after stroke for the study. In all patients the brain magnetic resonance (MRI) was performed to locate the stroke affected area. The study includes 43 patients with affected supratentorial regions and 8 patients with stroke in brain stem. The PSG recordings were analyzed according to RKS (Rechtschaffen & Kales, 1968) and AASM criteria (American Academy of Sleep Medicine, 2007). The task was to compare their sleep architecture and other sleep features like sleep efficiency, time in bed and awakenings with Matlab R2014b program and to search for statistical significance. All patients in the study provided informed consents and the study was approved by the Institutional ethics committee. The results are indicating on differences in the architecture of sleep in the patients with stroke in the brain stem, showing lower REM latency and lower efficiency then in the patients after stroke in supratentorial regions. These finding are providing evidence how different brain regions can affect different sleep features. Key words: archiecture of sleep, brain stem, ishemic stroke, polysomnography, supratentorial.

9 KAZALO SEZNAM UPORABLJENIH KRATIC UVOD SPANJE Funkcija spanja Fiziologija spanja Preiskava spanja Elektroencefalografija Elektrookulografija Elektromiografija Protokol nočnega snemanja Analiza polisomnografskega posnetka Analiza arhitekture spanja Faze spanja MOŽGANSKA KAP Etiologija možganskih kapi Merjenje prizadetosti ob možganske kapi Možganska kap in spanje Anatomija kapi v supratentorialnem delu Anatomija kapi v možganskem deblu STATISTIKA PROBLEM RAZISKOVALNI VPRAŠANJI METODA Udeleženci Merski instrumentarij (pripomočki, aparati ipd.) Postopek Obdelave podatkov Analiza podatkov REZULTATI... 36

10 8.1 Rezultati prve analize Rezultati druge analize Rezultati tretje analize Rezultati četrte analize RAZPRAVA SKLEP REFERENCE KAZALO SLIK Slika 1: Uravnavanje cirkadianega ritma budnosti in spanja preko suprakiazmalnega jedra... 7 Slika 2: Prikaz treh procesov uravnavanja spanja... 8 Slika 3: Shematični prikaz sistema za budnost v možganih... 9 Slika 4: NREM spanje Slika 5: REM spanje Slika 6: Posnetek PSG Slika 7: Predlagana postavitev elektrod po AASM (2007) kriterijih Slika 8: Predlagana namestitev elektrod (levo) in alternativne namestitev elektrod (desno) za spremljanje gibov očesnih zrkel Slika 9: Hipnogram Slika 10: Definicije in primeri izsledkov spanja na EEG Slika 11: Sagitalni MRI posnetek z označenim tentorium cerebeli Slika 12: Medialni pogled z označenim možganskim deblom

11 KAZALO TABEL Tabela 1: Parametri nočne polisomnografije po kriterijih AASM Tabela 2: Določanje posamičnih faz spanja Tabela 3: Lestvica NIHSS Tabela 4: Razlike v arhitekturi in spanja med bolniki po kapi v možganskem deblu in bolniki po kapi v supratentorialnem delu Tabela 5: Razlike v arhitekturi in karakteristiki spanja med bolniki po kapi v možganskem deblu in bolniki po kapi v desni hemisferi supratentorialnega dela... 38

12 SEZNAM UPORABLJENIH KRATIC AASM - American Academy of Sleep Medicine ASA American stroke association CT - računalniška tomografija (ang. computer tomography) EEG elektroencefalografija EKG - elektrokardiografija EMG - elektromiografija EOG elektrookulogram FFI - smrtna družinska nespečnost (ang. fatal familial insomnia) KS Kolmogorov-Smirnov test NIHSS - National Institutes of Health Stroke Scale NREM - faze spanja od 1-4 oz. od 1-3 (ang. non-rapid eye movement sleep PSG polisomnografija REM - obdobje živahnega spanca (ang. rapid eye movement sleep) RKS - Rechtschaffen in Kales kriteriji SWS - faza globokega spanca (ang. slow wave sleep) TOAST - Trial of Org in Acute Stroke Treatment MEA - možganska električna aktivnost MRI - magnetno resonančno slikanje (ang. magnetic resonance imaging) mrs - modificirana Rankin lestvica (ang. modified Rankin scale) 1

13 1 UVOD Glede na to, da eno tretjino življenja prespimo in da ima spanje pomembno funkcijo pri kogniciji, ima spanje velik potencial za raziskovanje. Proces spanja se beleži z nevrofiziološko preiskavo, imenovano polisomnografija (PSG), ki vključuje beleženje: možganske aktivnosti (elektroencefalografijo, EEG), beleženje mišične aktivnosti (elektromiografijo, EMG), gibanja zrkel (elektrookulogram, EOG), merjenja srčnega ritma (elektrokardiografijo, EKG) ter snemanje dihanja na več nivojih (Kušar-Stojakovič, Štefe, Plos in Dolenc-Grošelj, 2013). Analiza polisomnografskega posnetka daje vpogled v faze spanja, ki jih po kriterijih Rechtschaffna in Kalesa (RKS, 1968) delimo na tri glavne faze, ki se čez noč ciklično izmenjujejo: budnost, REM (rapid eye movement) in NREM (non-rapid eye movement). Faza NREM spanja vključuje faze od 1 do 4, pri čemer sta faza 3 in faza 4 fazi globokega spanja (SWS, slow wave sleep). Vidna analiza arhitekture spanja vsebuje zelo natančno opredeljene kriterije, ki so podrobno opisani v kriterijih AASM. V AASM kriterijih se fazi 3 in 4 združita v enotno globoko spanje (NREM3) (Iber idr., 2007). Med procesom spanja se ciklično izmenjujejo faze spanja, ki so povezane z različno aktivnostjo možganih predelov. En cikel spanja obsega vse faze spanja; po plitkem spanju NREM1 praviloma sledi 2 faza spanja, nakar sledi globoko spanje, cikel pa se zaključi z REM spanjem. Zaradi motenj, kot so denimo lezije v možganih, pride do sprememb v možganskih strukturah in posledično njihovih funkcijah, kar lahko vpliva tudi na proces spanja (Valldeoriola idr., 1993; Zambelis, Paparrigopoulos, Soldatos, 2002 in Limousin idr., 2009). Lezije nastanejo lahko po ishemični kapi, ko zaradi strdka pride do pomanjkanja kisika v možganskih celicah, ki odmrejo (Sims in Muyderman, 2010), kar vodi v izgubo oziroma zmanjšanje možganskih funkcij v prizadetem območju (Valldeoriola idr., 1993). Razlike v arhitekturi spanja pri bolnikih z možganskimi lezijami in zdravimi preiskovanci kažejo, da anatomske razlike vplivajo na arhitekturo in značilnosti spanja (Škoviera, Rostakova, Krakovska in Rosipal, 2014). Za boljše razumevanje spanja je smiselno upoštevati anatomske značilnosti možganov in jih povezati s funkcijo pri določenih fazah spanja. Primerjanje arhitekture spanja med različnimi prizadetimi področji lahko prispeva k boljšemu razumevanju spanja, saj spanje posledično vpliva tudi na kognitivne sposobnosti. Študija obsega 51 nočnih polisomnografskih (PSG) posnetkov bolnikov po ishemični kapi. Z magnetnoresonančnim slikanjem (MRI) je bilo pri bolnikih določeno od kapi prizadeto mesto. V študijo so bili zajeti bolniki s kapjo v supratentorialnem delu (43 bolnikov) ter 2

14 bolniki s kapjo v možganskem deblu (8 bolnikov). Manj bolnikov v drugi skupini je posledica bistveno redkejše kapi v področju možganskega debla. Na podlagi kriterijev Rechtschaffna in Kalesa (RKS, 1968) in kriterijev American Academy of Sleep Medicine AASM (Iber idr., 2007) so bili posnetki vidno analizirani. Nato je potekala analiza arhitekture spanja obeh skupin bolnikov s pomočjo programa Matlab, kjer se je preverjalo, ali so razlike v arhitekturi spanja obeh skupin statistično značilne. Glede na dosedanje študije je pričakovati razlike v REM fazi kot tudi pri drugih karakteristikah spanja med bolniki s kapjo v možganskem deblu in bolniki s kapjo v supratentorialnih predelih. Zatorej se za prvo hipotezo predvideva, da se bo REM spanje bolnikov po kapi v možganskem deblu razlikovalo od REM spanja bolnikov po kapi v supratentorialnem področju. Za drugo hipotezo pa se predvideva, da se bodo značilnosti arhitekture spanja bolnikov po kapi v možganskem deblu razlikovale od značilnosti arhitekture spanja bolnikov s kapjo v supratentorialnem delu. Potrditev prve hipoteze bi potrdila nevroanatomsko pomembnost možganskega debla v fazi REM spanja. Pri potrditvi druge hipoteze lahko sklepamo, da različne možganske regije vplivajo na različne funkcije spanja. Delo vključuje interdisciplinarni vidik, saj zajema spoznanja iz različnih disciplin kot denimo nevroznanosti, statistike in programiranja. Iz teh ved izhaja tudi uporabljena metodologija, ki vključuje: lestvico NIHHS za opis klinične prizadetosti bolnikov, MRI za opis strukturne prizadetosti bolnikov, nevrofiziološko metodo PSG za opis arhitekture spanja in analizo Matlab za statistično analizo vseh podatkov. 3

15 2 SPANJE Človek je cirkadiano bitje, kar pomeni, da večina telesnih funkcij niha v ritmu 24 ur. Od tega kar 7 oz. 8 ur prespimo, kar predstavlja 1/3 dneva. Če prenesemo to na življenje, prespimo 1/3 življenja, torej bi pri 60-ih letih prespali že 20 let. Kako pomemben je spanec, dokazujejo bolezni, povezane z nespečnostjo, ki so pokazatelj, da se med spanjem vrstijo v našem telesu obnovitveni procesi, ki so življenjsko pomembni za naš obstanek. Tako pomemben del našega življenja je požel tudi veliko zanimanja znanosti, v okviru katere somnologi preučujejo faze spanja, motnje ter njegove učinke. Dober krepčilen spanec pa nima le funkcije obnavljanja, ampak je tudi pomemben za normalno delovanje našega organizma in kognicije (Kryger, Roth in Dement, 2011). 2.1 Funkcija spanja Kako pomemben je spanec, je dokazal Allan Rechtschaffen (Rechtschaffen idr., 1983) z eksperimentom na podganah. V plastično kletko, kjer je bilo 3 cm vode, je na vrtljiv krožnik nad gladino postavil dve podgani (prva žival ni smela spati, druga je bila kontrolna). Vsakič, ko je hotela prva podgana zaspati, se je zavrtel krožnik, tako da je morala teči, da se ne bi utopila. Podgane iz prve skupine so poginile v drugem ali tretjem tednu s patološkimi znaki: videz izčrpanosti, ki je vključeval rumen nenegovan kožuh in številne poškodbe kože. Ker je bila edina razlika med podganami iz prve in kontrolne skupine le v vrtenju krožnika, ki je prvi podgani onemogočal spanec, je Rechtschaffen dokazal, da je spanec očitno življenjsko pomemben. Pomembnost spanja pri ljudeh dokazujejo bolezni, povezane z nespečnostjo, kot denimo dedna bolezen smrtna družinska nespečnost (FFI-fatal familial insomnia), ki imajo naslednje simptome: težave s kratkoročnim spominom, motnje vedenja, nespečnost, naglušnost, nespecifične vidne težave, težave s hojo, potenje, vročino ter smrt okoli 18 mesecev po nastopu bolezni (Tabernera idr., 2000). Spanje je tudi tesno povezano s spominom, saj naj bi se po Hasselmovem modelu iz leta 1999 v hipokampusu začasno shranjevali spomini, ki so nato posredovani naprej v neokorteks. To povezavo med hipokampusom in neokorteksom med budnostjo in REM fazo ovira acetilholin (Hasselmo, 1999). 4

16 Kdaj si največ zapomnimo, so Gais, Lucas in Born (2006) preučevali med šolarji, ki so bili razvrščeni v štiri skupine. Za nalogo so si morali v 10-ih minutah zapomniti 24 angleškonemških parov, podanih na listu. Rezultati so pokazali, da so si največ besed zapomnili tisti, ki so šli po treh urah učenja spat, in najmanj tisti, ki so imeli bistveno večji interval med učenjem in spanjem (več kot 12 ur). Nato so naredili še en eksperiment, da bi preverili, ali lahko ugodno posledico večernega učenja v prvem eksperimentu pripišejo spanju po učenju ali pa je bila povezana z dnevnim časom. Pri drugem eksperimentu so imeli skupino, ki je šla po učenju normalno spat, in skupino, ki je po učenju bedela 24 ur. Na testu, ki je bil opravljen 48 ur po učenju, so si največ besed zapomnili šolarji, ki so šli po učenju spat. Tako je bilo dokazano, da se deklarativni spomin utrdi v spanju in da je spanje tesno povezano s spominom. Drugo Gaisovo (Gais idr., 2007) študijo so izvedli z 18-imi prostovoljci, ki so bili razdeljeni v kontrolno in eksperimentalno skupino. Testiranci so imeli nalogo, da si zapomnijo 90 besednih parov, pod katerimi so si morali predstavljati sliko, ki vključuje oba objekta v paru. Obe skupini sta imeli takoj po učenju test, nato pa ponovno naslednji dan, pri čemer je kontrolna skupina smela spati, eksperimentalna pa je bedela 24 ur ob kavi in igranju iger. Po dveh dneh so z magnetno resonanco testirali skupini in opazili, da ima speča skupina močnejše signale v hipokampusu kot nespeča. Po šestih mesecih so brez najave ponovno testirali skupini z magnetno resonanco in ugotovili, da imajo speči močnejšo aktivnost v možganih, predvsem v neokorteksu, ki ima pomembno vlogo pri dolgoročnem spominu. Drug vidik kognicije, ki je ravno tako prepleten s spanjem, je uravnavanje čustev. Kot kaže študija Kahn-Greeneja, Lipizzija, Conrada, Kamimorija in Killgoreja (2006) na 26-ih prostovoljcih, ki so po 55-urnem bedenju reševali teste za merjenje frustracije (Rosenzweig Picture-Frustration Study (P-F); več v Kahn-Greene idr., 2006), se deprivacija spanja odraža na povečanem agresivnem odzivanju in pripisovanju krivde drugim v frustracijskih situacijah. Do pomembnega odkritja so prišli Xie in sodelavci (2013), ko so v študiji na miših pokazali, da ima spanje ključno obnovitveno funkcijo za možgane. V eksperimentu so budnim, uspavanim in spečim mišim vbrizgali v likvor barvilo in opazovali pretok barvila v možgane ter spremljali aktivnost možganov. Ugotovili so, da je pretočnost barvila hitrejša pri spečih in uspavanih miših kot pri budnih, saj se je prostor med celicami v možganih pri spečih in uspavanih miših povečal za 60 %. Kasneje so vbrizgali budni, uspavani in speči miši protein 5

17 β-amiloid, povezan z nevrodegenerativnimi boleznimi, in ugotovili, da ta hitreje izplavlja pri speči miši, kar nakazuje, da se med spanjem odstranjujejo strupenih snovi v možganih. Sesalci brez spanja ne bi mogli preživeti, saj je očitno pomembno tako iz fiziološkega kot kognitivnega vidika in je del našega vsakdanjika kot hranjenje in pitje. Z evolucijskega vidika pa ostaja funkcija spanje skrivnost, saj smo v tem obdobju najranljivejši. Ena izmed razlag povezuje sesalce z vidnimi informacijami, prek katerih lahko pridejo do hrane in se ognejo plenilcem (Purves, 2004). 2.2 Fiziologija spanja Biološki ritem ali notranja ura, po kateri se ravna telo, je naravnan na približno 24-urni takt. S 24-urnim biološkim ritmom se je ukvarjal že eden prvih raziskovalcev spanja Nathaniel Kleitman (1987), ki je s svojim asistentom Brucom Richardsonom leta 1938 preživel en mesec v Mamutovi jami v Kentuckyju. Želela sta preveriti, ali je 24-urni ritem spanja in budnosti zgolj navada, ki je iz praktičnih razlogov prilagojena na dolžino dneva ali pa nam ga določa notranja ura. Poskušala sta se privaditi na 28-urni delavnik, ki je bil sestavljen iz 9- urnega spanca in 19-urnega budnega stanja. Merila sta si temperaturo, ki je bila pri Richardsonu bolj konstantna (pri merjenju v budnem stanju in med spanjem) kot pri Kleitmanu, ki je zaradi tega težko zaspal ali pa ostal buden. Preizkus je prestal le mlajši Richardson, kar naj bi bila posledica njune starostne razlike. Izkazalo se je, da je biološki ritem budnosti in spanja pogojen z aktivnostjo organizma, ki se ravna po izmenjavanju dneva in noči (Kleitman, 1987). Ravnanje po 24-urnem taktu nam omogoča notranja ura, ki se ravna po cirkadianem ritmu (lat. približno en dan) in se kaže prek regulacije telesne temperature ter izločanju koncentracije hormonov melatonina in kortizola ter ravnanju po dražljajih (zeitgeber) iz okolja (Zulley, 1993). Svetloba igra pomembno vlogo pri uravnavanju ritma spanja in budnosti, saj vpliva na možgane, da ostanemo budni. Nemški raziskovalec Zulley (1993) v svoji knjigi navaja, da pride svetlobni signal iz očesa prek retino-hipotalamične poti do suprakiazmalnega jedra (slika 1). Signal gre prek zgornje prsne hrbtenjače v zgornji vratni ganglij in od tam naprej v 6

18 epifizo. Če je svetlobni dražljaj dovolj močen (do 2000 luxov), pride do zaviranja izločanja hormona melatonin, kar ima za posledico budnost. Slika 1: Uravnavanje cirkadianega ritma budnosti in spanja prek suprakiazmalnega jedra (povzeto po Bear idr., 2007, str. 611) 1 1 SCN suprakiazmalno jedro 7

19 Po Achermannu in Borbélyju (2003) je poleg cirkadianega procesa za regulacijo spanja odgovoren tudi homeostatični proces, ki skrbi za normalno ravnovesje med budnostjo in spanjem, saj pri prikrajšanju spanja poskrbi za večjo nagnjenost k spanju, pri daljšem spanju pa zmanjšuje nagnjenost k spanju. Homeostatični proces se kaže predvsem v uravnavanju spanja počasnih valov (SWS) v prvi polovici spanja, vendar njegov fiziološki center še ni natančno poznan (slika 2). Za regulacijo REM in NREM faz v spanju pa skrbi ultradiani ritem s kratko periodo od 90 do 120 minut (Achermann in Borbély, 2003). Slika 2: Prikaz treh procesov uravnavanja spanja (Achermann in Borbély, 2003, str. 684) Za nastop spanja so odgovorni nevroni, ki so v ventrolateralnem preoptičnem področju v anteriornem hipotalamusu. Ti izločajo γ-amino masleno kislino (GABA) in nevropeptid galanin, pri čemer pride do inhibicije nevronov, odgovornih za budnost (slika 3), ki se nahajajo v posteriornem hipotalamusu, bazalnem sprednjem delu možganov in tegmentumu mezencefalona (v možganskem deblu) (Sakai in Crochet, 2013). 8

20 Slika 3: Shematični prikaz sistema za budnost v možganih (povzeto po Saper, Scammell in Lu, 2005) 2 Ko se med spanjem ciklično izmenjujejo posamične faze spanje, se tudi možganska aktivnost v določenih predelih možganov bodisi povečuje bodisi zmanjšuje. Študije nakazujejo (Braun idr., 1997), da se v fazi globokega spanca (SWS) na eni strani poveča aktivnost v ponsu in mesencefalonu (slika 4) v primerjavi z obdobjem budnosti, na drugi strani pa se aktivnost v teh območjih zmanjša v primerjavi z REM spanjem (slika 5). Poleg tega se zniža krvni pretok v bazalnih in osrednjih delih možganov, spodnjih del možganskih polobel, talamusu in skorji orbitalnega, dorzolateralnega, prefrontalnega in spodnjega dela parietalnega režnja. 2 Budnost uravnavata: holinergična pot (rumena), ki izvira v holinergičnih celicah (Ach) v zgornjem ponsu, cerebralnem pedunklu (PPT) in laterodorzalnih tegmentalnih jedrih (LDT) in gre proti talamusu, ter druga pot (rdeča), ki aktivira cerebralni korteks in omogoča obdelavo dražljajev iz talamusa. Ta izvira iz monoaminergičnih celic, kot so tuberomamilarna jedra (TMN), ki vebuje histamin (His), A10 celično skupino, ki vsebuje dopamin (DA), dorzalna in medialna raphe jedra, ki vsebujejo serotonin (5-HT) in locus coeruleus (LC), ki vsebuje noradrenalin (NA). Ta pot tudi prejme oreksin (ORX) prek lateralnega hipotalamusa (LHA) ali melanin (MCH) in nevrone, ki vsebujejo GABA ali Ach iz predjih možganov (povzeto po Saper idr., 2005). 9

21 Eksperimenti na živalih kažejo (Datta in Siwek, 1997) na povezavo REM spanja s holinergičnimi celicami v možganskem deblu. Enako kažejo tudi študije na bolnikih z lezijami v možganskem deblu, ki so imeli porušeno REM spanje (Valldeoriola idr., 1993; Zambelis, Paparrigopoulos, Soldatos, 2002 in Limousin idr., 2009). Področje v možganih, odgovorno za regulacijo REM spanja, je v možganskem deblu bolj specifično v tegmentumu mezencefalona, ki je del ponsa in vsebuje holinergična in monoaminergična jedra (Fuller in Saper, 2007). Slika 4: Shematični prikaz sistema za uravnavanje NREM spanja (Saper, Scammell in Lu, 2005) 10

22 Slika 5: Shematični prikaz sistema za uravnavanje REM spanja (Saper, Scammell in Lu, 2005) 2.3 Preiskava spanja Čeprav deluje spanje zaradi telesno neaktivnega stanja kot pasivni proces, se v možganskih celicah odvija aktivnost, ki jo je mogoče zaslediti z elektroencefalografijo (EEG), ki je sestavni del preiskave, imenovane polisomnografija. Polisomnografija (PSG) je nevrofiziološka preiskava, ki spremlja in zapisuje biološko aktivnost spečega pacienta: možgansko električno aktivnost (MEA) (elektroencefalografija, EEG), električno aktivnost srca (elektrokardiologija, EKG) in mišično električno aktivnost (elektromiografija, EMG), gibanje očesnih zrkel (elektrookulografija, EOG) ter dihanje (povzeto po Dolenc-Grošelj, 1998). Za vidno in zvočno snemanje dogajanja med pacinetovim spanjem je v PSG laboratoriju nameščena tudi infrardeča video kamera, ki zaznava smrčanje, govorjenje, premikanje udov in druge motorične aktivnosti. (Kušar-Stojakovič idr.). Vsi navedeni parametri so vidni na PSG posnetku kot je prikazano na sliki 6. 11

23 Slika 6: Posnetek PSG (iz arhiva Laboratorija za motnje spanja, Klinični inštitut za klinično nevrofiziologijo, UKC Lj.) Za določitev posameznih faz spanja so potrebni naslednji parametri: EEG, EOG in EMG, pri čemer je EEG primarni parameter in kjer mišični tonus in premiki očesnih zrkel podajo dodatne informacije (Vaughn in Giallanza, 2008). V nadaljevanju bodo podrobneje predstavljeni omenjeni parametri, ki so pomembni za prikaz arhitekture spanja. Druga dva merjena parametra PSG preiskavi (EKG in dihanje) bosta zaradi nerelevantnosti za to nalogo izpuščeni Elektroencefalografija Elektroencefalografija (EEG) je nevrofiziološka preiskava, kjer z elektrodami s površine glave poteka meritev MEA. Elektrode so nameščene na mesta, ki jih dololoča mednarodni sistem (Iber idr. 2007). Da bi elektrode bolje držale, jih je treba na skalp namestiti na očiščeno lasišče (razmastiti, odstraniti odmrlo kožo). EEG elektrode se pri PSG uporabljajo v bipolarni vezavi. Razlike v elektrodah so ojačene z diferencialnim ojačevalcem. Pri snemanju spanja so elektrode v paru zato, da bi povečale interelektrodno razdaljo, kar prepreči, da bi bili prostorsko večji valovi preklicani s strani ojačevalca (Vaughn in Giallanza, 2008). 12

24 Iber in sodelavci (2007) predlagajo namestitev elektrod na frontalno, centralno in okcipitalno regijo, ki tvorijo par z elektrodami v nasprotni mastoidni regiji (slika 7). Slika 7: Predlagana postavitev elektrod po AASM (2007) kriterijih (Vaughn in Giallanza, 2008) Elektrookulografija Elektrookulografija (EOG) zajema zapisovanje električne aktivnosti očesnih zrkel, kar omogoča analizo premikov zrkel med spanjem. Pri tem so počasni očesni gibi značilni za obdobje uspavanja, hitri pa za obdobje živahnega spanja. Budnost opredeljujejo gibi vek, medtem ko jih v drugih stanjih zavesti ni. Potencialna razlika med električno nevtralno roženico in negativno mrežnico omogoča zaznavanje in zapisovanje očesnih gibov (Dolenc- Grošelj, 1998). Po Iberu idr. (2007) se elektrodi namestita 1 cm pod levim očesnim kotom in 1 cm nad desnim očesnim kotom ali se alternativno doda še referenčna elektroda na sredino čela (slika 8). 13

25 Slika 8: Predlagana namestitev elektrod (levo) in alternativna namestitev elektrod (desno) za spremljanje gibov očesnih zrkel (Vaughn in Giallanza, 2008) Elektromiografija Elektromiografija ponazarja električno aktivnost mišic brade (musculus mentalis in submentalis) je merilo za mišično aktivnost med spanjem. Elektromiogram omogoča razlikovanje med obdobjem spanja NREM (non rapid eye movement) in REM (rapid eye movement), saj se električna aktivnost mišic precej zmanjša v obdobju živahnega oz. REMspanja (Kušar-Stojakovič idr., 2013). Za merjenje aktivnosti mišic brade so nameščene tri elektrode, in sicer ena na sredini 1 cm nad inferiornim kotom čeljusti, druga 2 cm pod inferiornim kotom čeljusti in 2 cm desno od sredine in zadnja 2 cm pod inferiornim kotom čeljusti in 2 cm levo od sredine (Iber idr., 2007) Protokol nočnega snemanja Zdravnik nevrolog se po pregledu pacienta odloči katere parametre bo preveril s PSG (Kušar- Stojakovič idr., 2013). Pacienta seznani s protokolom snemanja, ki ga izvaja nevrofiziološki asistent. Za nočno snemanje je potreben naslednji pribor (Kušar-Stojakovič idr., 2013): večkanalni polisomnograf, 6 EEG-elektrod (F3-F4, C3-C4, O1-O2), 2 EOG-elektrodi, 2 EMG-elektrodi (m. mentalis in m. submentalis), merilnik nasičenosti krvi s kisikom (oksimeter), 14

26 senzor smrčanja (na nosno-ustni kanal), senzor položaja telesa (nameščen na prsnem senzorju dihanja zaznava položaj telesa med spanjem), 3 dihalne elektrode (nosna ali nosno-ustna kanila, prsni in trebušni senzor), 2 EMG-elektrodi obojestransko (m. tibialis anterior), elektrodi za enokalno EKG; video/avdio snemalna oprema, brusna krema, prevodna krema za elektrode, koloidno lepilo, topo odrezana igla, brizga, meter, zloženci. Pacient na dan preiskave ne sme uživati alkohola, kave ali drugih poživljajočih pijač, odsvetuje se mu kajenje in jemanje zdravil, ki bi lahko vplivala na MEA (uspavala so prepovedana), imeti mora umito lasišče ter ne sme imeti nalakiranih nohtov (oksimetrija) (Kušar-Stojakovič idr., 2013). Po uspešno nameščenih elektrodah in senzorjih asistent preveri upornost vseh elektrod z merilnikom električne upornosti, saj mora biti njihova vrednost znotraj priporočenih vrednosti (> 10 kω). Nato jih priklopi na predojačevalnike in preveri, ali delujejo po predpisanih frekvencah predstavljenih v tabeli 1 (po Iber idr., 2007). Elektrode in Zgornja Spodnja Ozkopasovni Občutljivost Hitrost senzorji frekv. meja frekv. meja filter (Hz) (μv/cm) (mm/s) (Hz) (Hz) EOG, levo oko 15 0, EOG, desno oko 15 0, EMG brade Šest EEG elektrod 70 0, Nosna, nosnoustna kanila 20 / /

27 Prsna elektroda 15 0, Trebušna elektroda 15 0, EKG 30 1, Desni m. tibialis anterior Levi m. tibialis anterior Senzor položaja telesa Senzor nasičenosti krvi s kisikom 120 0, , / / / / Senzor smrčanja 70 / / Tabela 1: Parametri nočne polisomnografije po kriterijih AASM (po Iber idr., 2007) Preden se začne nočno snemanje, mora bolnik izpolniti obrazec lestvice zaspanosti (Stanford Sleepiness Scale), naslednje jutro pa še vprašalnik (St. Mary's Hospital Medical School, London) o spanju v zadnjih 24 urah (Kušar-Stojakovič idr., 2013). Na PSG posnetkih se snemanje spanja začne, ko se zvečer ugasne luč, ter konča, ko se luč zjutraj prižge (Iber idr., 2007) Analiza polisomnografskega posnetka Analiza polisomnografskega posnetka daje vpogled v faze spanja, ki jih po sistemu Rechtschaffna in Kalesa (1968) delimo na tri glavne faze, ki se čez noč izmenjujejo: budnost, REM (rapid eye movement) ter NREM (non-rapid eye movement). Faza NREM spanja vključuje faze od 1 do 4, pri čemer sta faza 3 in faza 4 fazi globokega spanca (SWS, slow wave sleep). Ker se je razumevanje spanja v zadnjih nekaj desetletjih spremenilo, so na American Academy of Sleep Medicine (AASM) razvili AASM kriterije, ki se razlikujejo od kriterijev RKS v fazi 3 in fazi 4, saj sta le-ti v AASM kriterijih združeni v tretje spalno obdobje (N3- NREM stage 3) (Iber idr,, 2007). 16

28 Po AASM kriterijih za analizo spanja niso primerne avtomatske analize, saj ne dosegajo standardov, zato se analiza izvaja ročno (vidna analiza). Nadaljujejo, da je potrebno biti pri vidni analizi dosleden in da se faze spanja določajo v časovni enoti 30 sekund. Vidna analiza arhitekture spanja vsebuje zelo natančno opredeljene kriterije, ki so podrobno opisani v kriterijih AASM (Iber idr., 2007). Posnetki v tej nalogi so bili analizirani skladno po RKS in AASM kriterijih Analiza arhitekture spanja Na podlagi vidno analiziranega PSG posnetka lahko po RKS in AASM kriterijih grafično prikažemo rezultate s hipnogramom (slika 9), v katerem je prikazana organizacija nočnega spanja (iz arhiva KIKN). Na podlagi hipnograma je razvidno, da se med spanjem od 4-krat do 5-krat na noč izmenjujejo cikli, pri čemer je vsak cikel sestavljen iz petih zaporednih obdobij spanja, ki se med seboj razlikujejo po elektrofizioloških značilnostih (Klinar idr., 2002). Slika 9: Hipnogram (posnetek iz laboratorija za motnje spanja in budnosti, KIKN 3 ) 2.4 Faze spanja Možganska aktivnost se med spanjem spreminja, kar se izraža v EEG zapisu. Možganska aktivnost budnega človeka podnevi vsebuje aktivnost spektra beta (nad 13 Hz), ko pa govorimo o budnosti na začetku polisomnografskega snemanja, pa so navzoči valovi spektra alfa (8 13 Hz), ki se pojavijo v okcipitalnih odvodih (slika 10). Ob prehodu v prvo spalno 3 Hipnogram je po RK kriterijih, sedaj sta obdobje 3 in 4 združena v eno spalno obdobje (fazo 3). 17

29 obdobje (dremež) se pojavijo valovi spektra theta (4 7 Hz) in ostri valovi verteksa v centralnih odvodih, ki trajajo < 0,5 s. V drugem obdobju spanja pride v centralnih odvodih do vreten spanja s frekvenco Hz, ki trajajo več kot 0,5 sekund in K sklopov (slika 10). Za tretje obdobje spanja so v frontalnih odvodih značilni delta valovi (0,5 2 Hz) z amplitudo, večjo od 75 μv. Po globokem spanju se nazadnje pojavi aktivno obdobje spanja oz. REM spanje (Rapid eye movement sleep), ki nastopi s hitrim premikanjem očesnih zrkel in žagastimi valovi frekvence 2 6 Hz (povzeto po Iber idr., 2007). Slika 10: Definicije in primeri izsledkov spanja na EEG (Vaughn in Giallanza, 2008) Faze spanja se ciklično izmenjavajo. Po Krygerju in sodelavcih (2011) je normalen posnetek spanja zdravega odraslega sestavljen iz 10 % prvega obdobja spanja, 50 % drugega obdobja spanja, 20 % tretjega obdobja spanja in 20 % REM spanja. V nadaljevanju je tabelarno (tabela 2) predstavljenih pet obdobjih spanja po AASM kriterijih (Iber idr., 2007). 18

30 Faza spanja Možganska aktivnost (EEG) Premiki očesnih zrkel (EOG) W - prevladuje alfa ritem v po navadi brez (wakefulness, okcipitalni regiji premikanja očesnih BUDNOST) zrkel N1 - slabljenje alfa ritma in počasno kroženje (NREM stage 1, zamenjava s frekvenco nižje očesnih zrkel PRVO OBDOBJE amplitude, SPANJA) - ostri valovi verteksa, - N1 faza traja do nastopa N2 faze N2 - pojav sklopa K in vreten spanja po navadi brez (NREM stage 2, v prvi polovici faze, premikov očesnih DRUGO - nizka amplituda, mešana EEG zrkel, lahko pa se OBDOBJE frekvenca, pojavijo SPANJA) - N2 faza traja do prehoda v N3 fazo, R fazo ali do zbujanja N3 4 - prevladuje aktivnost možganov s brez premikanja (NREM stage 3, počasnim valovanjem (0.5 2 Hz, očesnih zrkel TRETJE > 75 μv), OBDOBJE - pojavljajo se lahko vretena SPANJA) spanja, - N3 faza traja do prehoda v N2 fazo, R fazo ali do zbujanja R - nizka amplituda, hitro premikanje (REM sleep stage, - žagasti valovi, očesnih zrkel (REMrapid AKTIVNO - R faza traja do prehoda v N1 ali eye movement) OBDOBJE N2 fazo, med K sklopi brez SPANJA) premikanja očesnih zrkel ali do zbujanja Mišični tonus (EMG) normalen do visok mišični tonus spremenljivo, po navadi manj kot v budnem stanju spremenljiva amplituda, po navadi nižja kot v W fazi in višja kot v R fazi spremenljiva amplituda, po navadi nižja kot v N2 fazi in je lahko tako nizka kot v R fazi nizek mišični tonus Tabela 2: Določanje posamičnih faz spanja (povzeto po Iber idr., 2007) Kako različne faze spanja pomembno vplivajo na različne vrste spomina, so pokazali v raziskavi Ekstranda in njegovih kolegov, v kateri so si morali subjekti zapomniti besedne pare ter nato spali tri ure. Rezultati so pokazali, da je spanec s počasnim valovanjem pomemben pri 4 N3 faza predstavlja NREM fazo 3 in nekdanjo (po RKS kriterijih) NREM fazo 4. 19

31 deklarativnem 5 spominu (povzeto po Yaroush, Sullivan in Ekstrand, 1971). Sledili sta študiji Wernerja Plihala in Jana Borna z nalogami proceduralnega 6 spomina z upoštevajočimi deklarativnimi nalogami. Izsledki študij sta kazali na pozitiven učinek spanca s počasnimi valovi na deklarativen spomin, medtem ko je spanec v drugi polovici spanja, ki ga spremlja več REM faz, izboljšal naloge nedeklarativnega spomina (povzeto po Plihal in Born, 1997). 5 Deklarativni spomin se nanaša na vse dogodke in dejstva (Squire in Zola, 1996). 6 Proceduralni spomin se nanaša na spretnosti, ki jih po navadi izvajamo nezavedno (Squire in Zola, 1996). 20

32 3 MOŽGANSKA KAP Možganska kap je po poročanju Ameriškega združenja za možgansko kap (ASA American stroke association) ena izmed bolj pogostih vzrokov smrti za kardiovaskularnimi boleznimi in rakom na svetovni ravni (Go idr., 2014). Zaradi dolgoročnih posledic po kapi (duševnih in telesnih nezmožnostih) pa postaja vedno večji ekonomski problem. Do kapi pride zaradi tromboz (krvnih strdkov) v krvnem pretoku, prekinjena je oskrbe s kisikom in drugimi snovmi v možganih, kar povzroči lezije. Po Simsu in Muydermanu (2010) zamašitev glavne možganske arterije povzroči spremembe v možganskih celicah, ki so odvisne od velikosti nastale ishemije (pomanjkljiv pretok krvi) in od tega, ali je zamašitev začasna ali trajna. Zaradi omejenega pretoka krvi v cerebralnih arterijah nastane ishemija in prizadene tkivo v okolici zamašene žile. Pretok krvi v jedrno ali osrednje tkivo se zniža za 20 %, kar povzroči motnje v pretoku glukoze in kisika v krvi in vodi v zmanjšano tvorbo molekule adenozin trifosfata (ATP) (Back, Hemmen in Schüler, 2004). To privede do nevronske neaktivnosti in posledično do odmiranja nevronov. 3.1 Etiologija možganskih kapi Obstaja več vrst ishemičnih kapi, ki jih lahko razvrstimo po Trial of Org in Acute Stroke Treatment (TOAST) kriterijih na veliko arterijsko aterosklerozo, zaporo majhnih žil, srčno embolija, kap drugih določenih etimologij in na kap nedoločenih etimologij (Adams Jr. idr., 1993). V nadaljevanju sledijo opisi ishemičnih kapi arterijske ateroskleroze, zapore majhnih žil, srčne embolije ter kapi drugih določenih etiologij. Ker kap nedoločenih etiologij ni relevantna za to študijo, bo izpuščena. Diagnoza se postavi na osnovi kliničnih znakov ter podatkov, zbranih iz možganskega slikanja (CT, MRI), preiskave srca (ehokardiografija), obojestranskega slikanja ekstrakranialnih arterij, arteriografije ter laboratorijskih ocen protrombotičnega stanja (Adams Jr. idr., 1993). Za arterijsko aterosklerozo je značilno, da ima bolnik tako klinične kot tudi slikovne spremembe, ki se pokažejo z MRI slikanjem. Lahko gre za zoženje (> 50 %) ali zamašitev večje možganske arterije ali kortikalnih arterij zaradi ateroskleroze (Adams Jr. idr., 1993). Avtorji nadaljujejo, da klinične ugotovitve vključujejo cerebralno kortikalno prizadetost 21

33 (afazija, zanemarjenost, omejena motorika itd.) ali motnje v možganskem deblu ali pa cerebralne motnje. Pravijo, da za kortikalne ali cerebralne lezije in infarkte v možganskem deblu ali subkortikalni hemisferi, večje od premera 1,5 cm na CT ali MRI, obstaja verjetnost, da izvirajo iz velike arterijske ateroskleroze. V kategorijo srčne embolije spadajo bolniki, pri katerih je prišlo do arterijske zamašitve, ki je verjetno nastala zaradi embolije, ki izvira iz srca, pri čemer je za diagnozo srčno embolične kapi treba prepoznati vsaj en srčni vir za embolijo (Adams Jr. idr., 1993). Klinični in MRI izsledki so podobni kot pri arterijski aterosklerozi, le da je za kardiogene kapi potrebno ugotoviti kap v več kot eni žilni regiji ali pa sistemsko embolijo in izločiti morebitne arterijske aterosklerozne vire tromboz ali embolij. Kap zapore majhnih žil vključuje bolnike, katerih kap je določena kot lakunarni infarkt drugih klasifikacij, pri čemer morajo imeti enega izmed tradicionalnih kliničnih lakunarnih sindromov in so brez cerebralno kortikalnih motenj (Adams Jr. idr., 1993). Avtorji pravijo, da klinično sliko podpira pridružena zgodovina sladkorne bolezni ali hipertenzije ter da morajo imeti bolniki normalen CT ali MRI posnetke ali lezijo v možganskem deblu oz. v subkortikalni hemisferi, katere premer ne presega 1,5 cm. Kap drugih določenih etimologij zajema bolnike z redkimi vzroki kapi, kot so neaterosklerozni vaskulitis, hiperkoagulabilno stanje ali hematološke motnje (Adams Jr. idr., 1993). Pri teh bolnikih je vidna akutna ishemična kap na CT ali MRI posnetkih ne glede na velikost in lokacijo, izključene kardialne vire embolij in arterijsko aterosklerozo ter opravljene krvne ali arteriografske preiskave, ki potrjujejo kap. 3.2 Merjenje prizadetosti ob možganske kapi Za merjenje prizadetosti ob kapi se uporablja več lestvic, v tej študiji pa sta bili uporabljeni lestvica NIHSS (National Institutes of Health Stroke Scale) ter Rankin, ki bosta opisani v tem poglavju. Lestvica NIHSS je sestavljena iz petnajstih vprašanj. Z njo se določi prizadetost bolnika in izgleda sledeče (po Brottu idr., 1989): 22

34 1.a. Stanje zavesti 1.b. Stanje zavesti / vprašanja 1.c. Stanje zavesti / ukazi 2. Pogled / gibljivost zrkel Normalno odziven Somnolenten Soporozen Komatozen Dva pravilna odgovora En pravilen odgovor Ni pravilnega odgovora Pravilno izvede dve nalogi Pravilno izvede eno nalogo Ne izvede pravilno nobene naloge Ni pareze pogleda Delna pareza pogleda Popolna pareza ali forsirana deviacija pogleda 3. Pogled Normalen Delna paraliza Prisilna deviacija 4. Vidno polje Ni izpadov vidnega polja Delna hemianopsija Popolna hemianopsija 5. Pareza obraznega mišičja 6. Motorika zgornje okončine 7. Motorika spodnje okončine 8. Plantarni refleks 9. Ataksija okončin Ni prisotna Blaga asimetrija obraza Delna ohromelost sp. polovice obraznega mišičja Popolna ohromelost Normalna Se poveša po 5 sekundah Se ne upira težnosti Gibi niso možni Normalna Se poveša po 5 sekundah Se ne upira težnosti Gibi niso možni Normalen Nejasen odziv Ekstenzor Bilateralni ekstenzor Ni prisotna Ataksija ene okončine Ataksija obeh okončin

35 10. Ekstinkcija / Motnje pozornosti Ni prisotna Delna za eno modaliteto dražljajev (vidni, tipni, slušni) Popolna, za več modalitet 11. Zanemarjenje Ni neglekta Delni neglekt Popolen neglekt 12. Motnje izgovorjave Normalna artikulacija Nekatere besede nerazumljive Govor skoraj povsem nerazumljiv 13. Afazija Ni prisotna Blaga do zmerna afazija Huda afazija Nezmožnost govora Tabela 3: Lestvica NIHSS (Brott idr., 1989) Preizkus se opravi praviloma na dan kapi, 2 uri po začetku zdravljenja, 24 ur po nastopu kapi, 7 do 10 dni po nastopu kapi ter 3 mesece po nastopu kapi (Brott idr., 1989). Lestvica zaseda vrednosti od 0 do 36, pri čemer vrednosti od 0 do 4 predstavljajo manjšo kap, vrednosti od 5 do 15 zmerno kap, vrednosti od 16 do 20 zmerno do resno ali hudo kap ter vrednosti od 21 do 36 hudo kap. Druga lestvica, ki je bila uporabljena v raziskavi, je šeststopenjska modificirana Rankin lestvica (mrs-modified Rankin Scale, povzeto po van Swietnu idr. 1988), pri čemer ocena 0 pomeni brez simptomov, ocena 1 brez posebnih nezmožnosti, kljub simptomom; bolnik je zmožen opraviti vse običajne dolžnosti in aktivnosti, ocena 2 pomeni rahlo invalidnost; bolnik ni zmožen opravljanja vseh dejavnosti, ampak je sposoben skrbeti za lastne potrebe brez pomoči drugih, ocena 3 je zmerna invalidnost; potrebuje pomoč, vendar lahko hodi brez pomoči drugih, ocena 4 pomeni zmerno hudo invalidnost; nezmožen hoje brez pomoči drugih in nezmožen opravljanja telesnih potreb brez tuje pomoči, ocena 5 huda invalidnost; priklenjen na posteljo, potreben stalne zdravstvene nege in pozornosti. 24

36 3.3 Možganska kap in spanje Možganska kap in spanje sta tesno povezana, saj ima pri nastopu kapi ima pomembno vlogo cirkadiani ritem, ker naj bi bilo po Elliottu (1998) povečano tveganje za nastanek kapi v zgodnjih jutranjih urah. Za ishemične kapi, hemoragične kapi in prehodne ishemične kapi je tveganje med šesto uro zjutraj do poldneva največje, medtem ko se to tveganje znatno zniža med polnočjo in šesto uro zjutraj. Po možganski kapi se lahko pojavijo tudi težave budnosti in spanja. V študiji so Leppävuori, Pohjasvaara, Vataja, Kaste, Erkinjuntti (2002) 277 bolnikom tri do štiri mesece po ishemični kapi opravili celovite različne teste in preverjali pojav nespečnosti (insomnije) pod pogojem, da traja že vsaj en mesec ter da vpliva na kakovost bolnikovega vsakdanjika. Rezultati so pokazali, da za insomnijo trpi 56,7 % bolnikov, in sicer je 38,6 % bolnikov imelo težave z nespečnostjo že pred kapjo ter 18,1 % po kapi. Posledice nespečnosti pri bolnikih po možganski kapi pa lahko vodijo v depresivno stanje (51,6 %). Pri 27 bolnikih po hemisferični ishemični kapi brez spalne apneje so Vock in njegovi sodelavci (2002) ugotavljali EEG značilnosti v akutni dobi (1 do 8 dni), subakutni (9 do 35 dni) in kronični dobi (5 do 24 mesecev). Podatke so primerjali s kontrolno skupino (11 preiskovancev) in objavljenimi normami in opisali razlike v NREM fazi, učinkovitosti spanja ter budnosti po nastopu spanja v akutni dobi. V kronični dobi te razlike niso bile več statistično značilne. Do podobnega zaključka so prišli tudi Gottselig, Bassetti in Achermann (2002) pri 30 bolnikih po hemisferični kapi, kjer so imeli bolniki v akutni dobi znižano učinkovitost spanja in so se po začetku spanja večkrat prebujali, medtem ko v REM in NREM fazi ni bilo razlik. Spektralna analiza možganske aktivnosti je pokazala, da so na strani možganske kapi pri bolnikih spremenjena vretena spanja, medtem ko se moč, koherenca in frekvenca vreten spanja v kronični fazi povečajo, kar kaže na plastičnost možganov in možnost procesa okrevanja. Z dogajanjem v prizadetih področjih možganov po hemisferični kapi in vzpostavljanjem novih povezav med nevronskimi celicami so se ukvarjali Poryazova idr. (2015), ki so odkrili, da se med spanjem v prizadetih območjih odvija več valov spektra theta in počasnega valovanja ter da je razpon moči vreten spanja večji kot v neprizadeti hemisferi. Ugotovili so, da je med budnostjo povečana delta in theta aktivnost ter zmanjšana alfa aktivnost. Posledično 25

37 naj bi bila po možganski kapi spremenjena delta dejavnost v budni fazi in fazi globokega spanca. Bassetti in Aldrich (2001) sta ugotovila, da se tudi po hemisferični kapi spremeni arhitektura spanja, in sicer se zmanjšajo učinkovitost in dolžina spanja ter REM in NREM spanje glede na objavljene norme (Williams, Karacan in Hirsch, 1974). Poudarjata, da sta se dolžini drugega obdobja NREM spanja (N2) in SWS spanja močno skrajšali. Prav tako je študija Škoviere idr. (2014) pokazala na razlike v arhitekturi spanja pri zdravih preiskovancih in bolnikih po možganski kapi. Ugotovili so, da bolniki po možganski kapi porabijo več časa v globokem spanju in manj časa v REM spanju v primerjavi z zdravimi preiskovanci. Na podlagi teh ugotovitev je cilj te študije analizirati proces arhitekture spanja pri bolnikih po kapi, in sicer glede na področje, ki je bilo prizadeto zaradi kapi. Na podlagi področja, ki je bilo prizadeto zaradi možganske kapi, bi lahko prišlo do razlik v arhitekturi spanja med skupino bolnikov s kapjo v možganskem deblu in skupino bolnikov po kapi v drugih območjih, kar bi nakazovalo na nevroanatomsko pomembnost posameznih faz spanja. 3.4 Anatomija kapi v supratentorialnem delu Po Hendelmanu (2006) ločuje tentorium cerebeli (lat. tentorium cerebelli, debela plast dure, na sliki 11), okcipitalni del od malih možganov (lat. cerebellum). Tentorium deli lobanjsko votlino na zgornji prostor, imenovan supratentorialno področje, ter na prostor spodaj, tj. infratentorialno področje. Tentorium cerebeli se razdeli okoli možganskega debla na nivoju srednjih možganov in temu razcepu pravimo tentorialna zareza (lat. hiatus). 26

38 Slika 11: Sagitalni MRI posnetek z označenim tentorium cerebeli (Hendelman, 2006) Izraz supratentorialno uporabljajo zdravniki za označitev težav v enem izmed možganskih režnjev. V študiji je bil supratentorialni del razdeljen na levo in desno hemisfero ter na naslednje predele možganov: frontalni, parietalni, temporalni in okcipitalni reženj ter na bazalne ganglije in subkortikalni del. 3.5 Anatomija kapi v možganskem deblu Možgansko deblo (lat. truncus encephali, označeno na sliki 12) je po Bearu, Connorsu in Paradisu (2007) kot steblo, na katerem so cerebralni hemisferi in mali možgani ter predstavlja kompleksno vez vlaken in celic, ki delno služijo pri izmenjavi informacij med cerebrumom in hrbtenjačo. Možgansko deblo je področje, kjer se izvajajo vitalne življenjske funkcije, kot so dihanje, zavest ter nadzor nad telesno temperaturo. Čeprav gre za primitiven del možganov sesalca, je kljub temu najpomembnejši za preživetje, saj nekdo lahko preživi, če ima poškodovane male ali velike možgane, a poškodba možganskega debla po navadi pomeni takojšnjo smrt. Hendelman (2006) dodaja, da je možgansko deblo razdeljeno na tri dele, in sicer na: srednje možgane (gr. mesencephalon), most (lat. pons) in podaljšano hrbtenjačo (lat. medulla oblongata), kjer se nahajajo jedra možganskih živcev (kranialni živci od III do XII). 27

39 Kap v možganskem deblu spada med manj pogosto vrsto kapi, saj je že podatek, da od 104 bolnikov (celotna baza podatkov) zgolj 7,69 % predstavlja bolnike s kapjo v možganskem deblu in kar 77,88 % s kapjo v supratentorialnem delu. Slika 12: Medialni pogled z označenim možganskim deblom (Hendelman, 2006) 28

40 4 STATISTIKA Preverjanje statistične pomembnosti je potekalo v programu Matlab s statističnim orodjem (ang. statistical toolbox), kjer so bile značilnosti spanja izračunane neposredno iz hipnograma po RKS in AASM kriterijih (več v poglavju 8.3). Za preverjanje statistične značilnosti so bili uporabljeni naslednji testi: Kolmogorov-Smirnov test (KS) za preverjanje normalnosti porazdelitve podatkov ter Studentov t-test in Wilcoxonov W-test za testiranje hipotez. Kadar želimo testirati predpostavke, moramo sprva določiti ničelno in alternativno hipotezo. Ničelna hipoteza (ang. null hypothesis) pravi, da ni nobene razlike med aritmetičnima sredinama dveh vzorcev, torej sta sredini obeh vzorcev enaki ( : H 0 : μ 1 - μ 2 = 0 Alternativna hipoteza (ang. alternative hypothesis) pa pravi, da obstajajo razlike med aritmetičnima sredinama dveh vzorcev, torej sta sredini različni ( ): H 0 : μ 1 -μ 2 0 Za testiranje normalnosti porazdelitve je bil uporabljen neparametričen 7 Kolmogorov- Smirnov test (KS), ki je primeren za manjše vzorce. Po Millerju (1956, str. 111) se za preverjanje, ali vzorec s številom n (x 1, x 2, x n ) prihaja iz kumulativne porazdelitve funkcije F(x), uporablja: ali pa, kjer S n (x) predstavlja kumulativno porazdelitev funkcije. Uporablja se za testiranje ničelne hipoteze, ki predpostavlja, da sta vzorca iz iste zvezne porazdelitve, medtem ko alternativna predpostavlja, da sta iz različne. Pri rezultatu h = 1 (hipoteza) test zavrne ničelno hipotezo s 5 % stopnjo pomembnosti (MathWorks, b.d.). V primeru, da je normalnost porazdelitve v eni izmed dveh vzorcev ovržena, je bil uporabljen Wilcoxonov test, v nasprotnem primeru je bil uporabljen Studentov t-test. Študija ima opraviti z majhnim vzorcem, saj zajema 51 subjektov, od katerih 43 predstavlja eno skupino in 8 drugo. Ker je za male vzorce značilna desno asimetrična porazdelitev (ang. 7 Neparametričen test ne domneva, da je porazdelitev normalna in se ne opira na ocenejene parametre populacije (Howell, 2014). 29