主持人：彭德昌主任、李海军医师、戴西件 博士
Naps reliably estimate nocturnal sleep spindle density in health and schizophrenia
小睡能可靠地估计健康个体和精神分裂症患者的夜间睡眠纺锤体密度（翻译:Albert）
期刊：Journal of Sleep Research
作者：Dimitros Mylonas、Catherine Tocci、William G.Coon et al.
地址：Department of Psychiatry, Massachusetts General Hospital, Charlestown, MA, USA
摘要
睡眠纺锤波，定义非快速眼动第2阶段睡眠（N2）的振荡，并介导记忆巩固。纺锤体密度（纺锤体/分钟）是睡眠脑电图的一个稳定的、可遗传的特征。在精神分裂症中，纺锤体密度降低与睡眠依赖性记忆巩固受损相关，是一个很有希望的治疗目标。测量睡眠纺锤波对记忆的基本研究也很重要。然而，夜间睡眠研究是昂贵的，耗时的，需要相当多的基础设施。
本研究中，我们调查在健康和精神分裂症群体中，午睡是否能可靠和准确地估计夜间纺锤体密度。14名精神分裂症患者和8名健康对照者在两个晚上和三个下午小睡期间进行了多导睡眠仪检查。尽管午睡时纺锤体密度低于夜间，但这两个指标高度相关。对于这两组，午睡和夜间提供了非常可靠的纺锤体密度估计。我们得出结论，小睡相比较夜间睡眠而言，提供了一个准确、可靠和更可扩展的替代测量纺锤体密度的方式。
前言
睡眠纺锤波，定义非快速眼动睡眠（N2）的振荡，介导记忆巩固。纺锤体活动是脑电图的一个稳定的可遗传特征，被称为电生理指纹。精神分裂症患者及其一级亲属的纺锤体密度（纺锤体/分钟）降低，与睡眠依赖性记忆巩固受损、阳性症状、执行功能障碍和低智商有关。睡眠纺锤波是丘脑皮层回路的产物，纺锤波密度与丘脑皮层连通性呈负相关。
在精神分裂症中，较低的纺锤体密度与异常增加的连接性有关，这与丘脑皮质回路功能障碍的其他证据一致。鉴于纺锤体缺陷可能反映了精神分裂症的病理生理学，并有助于其表现，且纺锤体是一个有希望的新的治疗目标的临床试验。此外测量睡眠纺锤波对记忆的基本研究也很重要。然而，测量纺锤波的一个主要障碍是，夜间睡眠研究费用昂贵、耗时，需要大量的基础设施和参与者负担。
如果午睡可以可靠测量纺锤波的密度，便可以提供一个更具成本效益的，可扩展的改变实验室过夜的研究方式。午餐后，睡眠倾向增加，使午睡成为可能。午睡可以增强记忆，有时甚至可以增强到晚上，午睡后记忆的改善与主轴密度相关。在本研究中，我们调查了小睡是否能可靠地估计夜间纺锤体密度在健康和精神分裂症。
方法
被试
14名精神分裂症门诊患者和8名健康对照者均成功完成了夜间和午睡睡眠研究。患者组和对照组在年龄、平均父母教育程度或估计的病前语言智商方面没有差异。患者一直服用稳定剂量的抗精神病药物和辅助药物，其中一名患者在两项研究登记前至少6周未服药。
诊断通过《精神障碍诊断和统计手册》第四版（DSM-IV）结构化临床访谈进行确认。对照组排除了精神病史或精神分裂症谱系障碍或精神病家族史。对所有参与者进行筛选，排除过去6个月内诊断出的睡眠障碍、睡眠药物治疗、怀孕和头部受伤史、神经疾病或药物滥用或依赖史。参与者给予书面知情同意，并获得参与报酬。
程序
参与者在马萨诸塞州总医院临床研究中心完成了四个晚上的多导睡眠描记术（PSG），这是艾司匹克隆双盲、随机、安慰剂对照研究的一部分。安慰剂和艾司匹克隆的访视间隔1周，在连续两个工作日进行，每次访视的第一晚作为基线夜，第二晚作为记忆夜。在记忆之夜，参与者在睡前2小时接受手指敲击运动序列任务的训练。就寝时间是22:30，参与者的睡眠时间长达10小时。本报告仅包括两个安慰剂夜的数据。
然后，7.4±8.7（M±SD，range：0.4–34.4）个月后，同样的参与者完成了三次午睡，间隔至少1周，同时进行脑电图和脑磁图（MEG）睡眠记录。第一次（适应）访视使受试者习惯于在脑磁图扫描仪中小睡。基线检查和记忆检查按平衡顺序进行。在记忆访视过程中，参与者接受MST训练，然后从14:00开始有90分钟的午睡机会。
多导睡眠记录
使用Aura LTM64系统（Grass Technologies，Astro Med Inc.）和58通道EEG cap，在400 Hz下获得过夜PSG数据。在小睡期间，使用70通道Easycap在600 Hz时获取PSG数据。每次记录开始时，阻抗都保持在10千欧以下。
同时采集颏下肌电图和眼电图。根据标准由不知道诊断的评分员进行视觉评分，如WAKE、REM、N1、N2或N3。并使用BrainVision Analyzer 2.0进行预处理，用于夜间研究和最小范数估计软件（MNE）以及用于naps的自定义Matlab脚本。数据以0.3–35 Hz的频率过滤。用球面样条插值电极，显示明显的荧光。对数据进行视觉检查，去除伪影。5个PSG记录（占总数的4.6%）被排除在进一步分析之外，包括3个患者小睡、1个对照小睡和1个对照过夜，这是基于总睡眠时间（TST）小于2分钟、伪影排斥后无N2残留或整个记录期间伪影。
主轴检测
使用基于小波的自动算法，在Cz的12–15 Hz波段自动检测纺锤波，该算法针对先前研究中健康和精神分裂症样本中的手工计数纺锤波进行了验证。这些样本用于将纺锤体检测阈值设置为无伪影时期的中值信号幅度的9倍，基于其类间（“纺锤体”与“非纺锤体”）方差的最大化。我们之所以选择测量N2纺锤体密度，是因为它最能显示精神分裂症患者的缺陷，并与记忆相关。
控制分析
为了检验MST训练是否影响纺锤体密度或睡眠结构，我们使用混合效应线性模型分别对夜间和午睡进行研究，受试者作为随机效应，访视（基线或记忆）、组（对照组或患者）及其交互作用作为固定效应。在这个模型中，我们用nap顺序（第一、第二或第三）代替访问来检验其效果。由于MST或小睡顺序对纺锤体密度或睡眠结构的任何指标没有显著影响（all ps>0.07），因此在随后的分析中忽略了这些因素。
午睡与夜间纺锤密度的可靠性
为了计算组内相关系数，我们估计了受试者作为随机效应的回归模型中纺锤体密度的组间和组内方差。为了比较夜间和午睡纺锤体密度的可靠性，我们估计了基于10000个引导样本的ICCNight、ICCNap及其差异(ICCNight-ICCNap)的95%置信区间(CIs)。
结果
午睡与夜间睡眠质量和结构
患者在小睡期间的TST比对照组少（小睡：F（1，19）=7.5，p=.01），但夜间没有(F(1，20)=0.3，p=.58；按条件分组：F(1，103)=4.3，p=.04)。在这两组中，午睡时醒来时间(WASO)的百分比均大于夜间（对照组：F(1，30)=6.6，p=0.02；患者组：F(1，54)=55.1，p<10-3；联合组：F(1，84)=42.9，p<10-3)，患者更是如此(按情况分组：F(1，84)=7.7，p=0.007)。
两组患者午睡时的N1%(F(1，84)=77，p<10–3)和分钟数(F(1，84)=98，p<10-3)均高于夜间，患者的N1%差异更大(按情况分组：F(1，84)=4.9，p=.03)。尽管N2%在各组或不同条件下没有差异，但一组一组的相互作用(F(1，82)=11.1，p=0.001)表明，患者夜间N2时间比对照组多(F(1，20)=3.8，p=0.07)，午睡时N2时间比对照组少(F(1，20)=1.7，p=0.20)。患者(F(1，54)=28.1，p<10-3)，而非对照组(F(1，30)=0.2，p=0.66)，午睡时N3%低于夜间(分组条件：F(1，84）=7.2，p=0.01)。40例患者中只有14例（35%）含有N3，对照组为18/23（78%；χ2=10.9，p<10-3)。
两组患者午睡时的REM%均低于夜间(F(1，84)=297.8，p<10-3)，患者的REM%低于对照组(F(1，21)=8.4，p=.01)。有REM睡眠的患者午睡次数(4/40，10%)少于对照组(10/23，44%)(χ2=9.5，p=0.002)。
注：(a)小睡(圆圈)和夜间(正方形)时每个受试者的纺锤体密度点图。(b)对照组和患者午睡和夜间纺锤体密度的差异。患者表现出比对照组更大的午睡/夜间纺锤体密度差异。(c)午睡(x轴)和夜间(y轴)时平均纺锤体密度的关系。实线是组合组的最小二乘线，95%置信区间用虚线表示。(d)纺锤体密度在naps、nights和pseudonap之间的可靠性由垂直线及其引导分布表示。
小睡与夜间睡眠的纺锤体密度
尽管午睡时纺锤体密度低于夜间(F(1,81)=40.3,p<10-3)，患者更是如此(按情况分组:F(1,81)=5.4,p=0.02)，但联合组午睡和夜间的纺锤体平均密度高度相关(r=0.75,p<10-3,slope=0.94；对照组（r=0.76，p=0.03, slope=1.02±0.36)和患者(r=0.81,p<10-3；斜率=1.08±0.23)。两组之间的斜率没有差异(p=0.89)。
小睡与夜间睡眠的可靠性
午睡的ICC在各组间是相同的，但夜间患者的ICC更高(p=0.007)。我们将各组合并以增加统计功效，发现夜间纺锤体密度可靠性(ICCNight=0.89,p<10-3)高于午睡(ICCNap=0.74,p<10-3)，并且这种差异接近显著性(ICCNight -ICCNap=0.17，p=0.09)。
我们评估了这种可靠性的差异是否仅仅是因为在小睡期间N2的减少。对于每个参与者，我们测量了基线夜间N2的随机样本中的纺锤体密度，这些样本与每次午睡（假性午睡）的N2持续时间相匹配。我们重复这一程序10000次，以估计ICCPseudonap的平均值和95%置信区间，并将其可靠性与实际naps进行比较。假午睡的纺锤体密度可靠性(ICCPseudonap=0.67,p<10-3)与联合组的实际午睡没有差异(ICCNap-ICCPseudonap=0.07,p=0.71)。
讨论
午睡时测量N2纺锤体密度对健康和精神分裂症都非常可靠。此外，午睡和夜间的纺锤体密度密切相关，支持使用午睡作为测量夜间纺锤体密度的准确可靠的替代方法，但有一些注意事项。
小睡时纺锤体密度的可靠性略低于夜间，这是由患者决定的。这种不可靠的估计可能只是反映出午睡时的氮气比夜间少。当夜间N2在小睡长段（pseud-onaps）取样时，夜间睡眠和小睡的纺锤体可靠性没有差异。
尽管夜间和午睡时N2%没有差异，但午睡明显低估了夜间纺锤体密度。这与先前的研究结果一致，可能反映了夜间褪黑素分泌增加了纺锤体，或者午睡期间睡眠质量较差阻碍了纺锤体的生成。在目前的研究中，小睡时的睡眠质量比晚上差，这可能反映了不得不仰卧在MEG扫描仪的孔中而不是床上睡觉。
尽管患者夜间的睡眠结构和质量与对照组相似，但午睡时的睡眠质量较差。尽管如此，两组在N2%或小睡时纺锤体密度的可靠性方面没有差异。尽管小样本让我们对纺锤体密度的组间差异或与记忆的相关性感到力不从心，但对大样本的研究表明，精神分裂症患者午睡时纺锤体密度降低，并与健康个体的记忆改善相关。
总之，这些发现提供了额外的证据，证明纺锤体密度是夜间睡眠脑电图的一个可靠和稳健的特征，并将这些发现扩展到午睡和精神分裂症。尽管目前的研究存在局限性，包括夜间和午睡研究之间的间隔时间长以及它们的不同设置，午睡仍然提供了可靠和准确的夜间睡眠纺锤体密度估计。我们得出结论，在夜间睡眠的基础和临床研究中，小睡提供了一个可行的，有效的和更可扩展的替代测量纺锤体密度的方式。
供稿：Albert
审核：戴西件
排版：小飞🐟
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