劉運(yùn)洲,張忠秋

重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(rTMS)提高睡眠質(zhì)量的研究

劉運(yùn)洲,張忠秋

目的:探討重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(rTMS)改善睡眠的效果,為使用rTMS提高運(yùn)動(dòng)員的睡眠質(zhì)量提供理論基礎(chǔ)。方法:采用被試內(nèi)設(shè)計(jì),在被試腦干的中縫核區(qū)域分別施加假刺激(S)、無刺激(N)和磁刺激(T),比較刺激后主觀感覺、生理及行為的變化。結(jié)果:在被試腦干的中縫核區(qū)域施加1 Hz,80%RM T,1 500次rTMS(持續(xù)10 s間隔2 s)后,被試的自評(píng)睡眠質(zhì)量提高,狀態(tài)焦慮降低;呼吸曲線的波動(dòng)減少、呼吸頻率降低,脈率降低,心率變異性(HRV)的相鄰NN間期差值的均方根(RMSSD)和相鄰NN間期差值的標(biāo)準(zhǔn)差(SDSD)降低;肢體活動(dòng)減少。結(jié)論:rTMS能夠提高睡眠質(zhì)量,rTMS刺激后呼吸、脈率以及心率變異性(HRV)的變化在一定程度上可以對(duì)其生理效果進(jìn)行解釋。

重復(fù)經(jīng)顱磁刺激;睡眠;失眠;焦慮

1 前言

睡眠是一種復(fù)雜的生理和行為過程,是恢復(fù)精力所必需的休息,良好的睡眠有利于精神和體力的恢復(fù)。失眠是個(gè)體對(duì)睡眠質(zhì)量主觀感覺上不滿意的狀態(tài),并伴有日間癥狀,如疲倦、困倦、感覺不清楚及注意力下降等[22]。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練過程中尤其是鄰近比賽,失眠問題時(shí)常困擾著廣大運(yùn)動(dòng)員和教練員,實(shí)踐中常常采用音樂催眠、計(jì)數(shù)、甚至中醫(yī)推拿等方法幫助運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行睡眠調(diào)節(jié),然而,有時(shí)效果并不太理想。

重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(rTMS)是一種安全、無創(chuàng)傷、無疼痛的新型認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)技術(shù),它利用時(shí)變磁場(chǎng)使大腦皮層產(chǎn)生感應(yīng)電流,通過改變大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞的動(dòng)作電位而影響腦內(nèi)代謝和神經(jīng)組織的電活動(dòng),進(jìn)而對(duì)刺激區(qū)域及相關(guān)區(qū)域產(chǎn)生影響,且所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)可持續(xù)到刺激停止后的一段時(shí)間。一般來說,高頻(>5 Hz)rTMS對(duì)大腦皮層的興奮性具有促進(jìn)作用,而低頻(≤1 Hz)rTMS則對(duì)大腦皮層的興奮性產(chǎn)生抑制,基于它能調(diào)節(jié)大腦皮層的興奮性而被廣泛地應(yīng)用于精神病學(xué)和神經(jīng)病學(xué)的臨床診斷與治療[11,18]。由于低頻(≤1 Hz)rTMS能夠抑制大腦皮層的興奮性[11,18],可促進(jìn)5-羥色胺(簡(jiǎn)稱5-HT)和γ-氨基丁酸(簡(jiǎn)稱 GABA)的釋放[1],而5-HT是引起睡眠的重要神經(jīng)遞質(zhì)[16],GABA又是哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)[14]。為此可嘗試將rTMS作為干預(yù)手段,通過對(duì)運(yùn)動(dòng)員施加適宜的低頻rTMS,用以提高其睡眠質(zhì)量,即從中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)賽前失眠的運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行睡眠調(diào)節(jié),將具有一定的理論意義和實(shí)踐意義。

大量實(shí)驗(yàn)證明,腦干存在特定的睡眠誘導(dǎo)區(qū)[8],由位于腦橋中央水平與延髓尾端之間中線區(qū)域的細(xì)胞核團(tuán)組成,其包括中縫核、孤束核、藍(lán)斑核以及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)背內(nèi)側(cè)的一些神經(jīng)元。這些核團(tuán)發(fā)出的上行纖維能夠?qū)δX干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上部產(chǎn)生抑制性影響,共同組成腦干上行網(wǎng)狀抑制系統(tǒng)(與腦干上行網(wǎng)狀激動(dòng)系統(tǒng)維持動(dòng)態(tài)平衡,調(diào)節(jié)著睡眠-覺醒周期的變化),其中,中縫核是腦內(nèi)5-HT神經(jīng)元集中的腦區(qū),動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示,損毀中縫核或使用藥物耗竭5-HT,會(huì)引起動(dòng)物失眠數(shù)天之久[16]。5-HT不僅通過自身的受體發(fā)揮作用,而且,還可通過去甲腎上腺素(NE)神經(jīng)元通路及膽堿(Ach)能神經(jīng)元通路的調(diào)節(jié)來發(fā)揮對(duì)睡眠的調(diào)節(jié)功能[19]。當(dāng)前研究證實(shí)了1 Hz,80%RM T,1 500次rTMS(持續(xù)10 s間隔2 s)能夠較好地降低運(yùn)動(dòng)皮層的興奮性[3],本研究擬采用該參數(shù)的rTMS在運(yùn)動(dòng)員腦干的中縫核區(qū)域施加刺激,用以探討rTMS改善睡眠的效果。

失眠是人自身的一種主觀感受,是個(gè)體對(duì)睡眠質(zhì)量不滿意的一種主觀評(píng)估[22]。焦慮與失眠密切相關(guān),臨床上常常采用焦慮自評(píng)量表篩查失眠患者心理行為的變化。也有研究者認(rèn)為,睡眠質(zhì)量差的人往往表現(xiàn)為憂郁、焦慮、緊張、易激惹和精力不足,因?yàn)楹ε率呋蚺率邘淼奈：Χa(chǎn)生的焦慮對(duì)失眠產(chǎn)生了不良影響[4]。為此,本研究擬采用自評(píng)睡眠質(zhì)量問卷和狀態(tài)焦慮量表對(duì)被試的睡眠質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),以便了解被試的主觀感受。人體各系統(tǒng)之間有著錯(cuò)綜復(fù)雜的相互作用,中樞神經(jīng)系統(tǒng)和植物神經(jīng)系統(tǒng)在睡眠過程中會(huì)發(fā)生一系列的改變。通過記錄睡眠過程中生理和行為的變化,可對(duì)睡眠質(zhì)量作出客觀評(píng)價(jià)。記錄腦電圖(EEG)、眼電圖(EOG)等指標(biāo)雖然可對(duì)睡眠結(jié)構(gòu)及過程進(jìn)行分析,但是,在記錄過程中不可避免地要在被試頭面部加上一些儀器,從而可能會(huì)對(duì)睡眠產(chǎn)生干擾。為了盡可能地減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備的影響,本研究選擇了呼吸、皮電、皮溫、脈搏、心率變異性及三維運(yùn)動(dòng)等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試,以便對(duì)被試的睡眠質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)分析和客觀評(píng)估。

本研究的假設(shè)為:rTMS刺激后被試的自評(píng)睡眠質(zhì)量提高,狀態(tài)焦慮降低;呼吸頻率變慢,脈率變低,肢體活動(dòng)減少,HRV的RMSSD、SDSD降低。

2 方法

2.1 被試

體校學(xué)生12名,男,右利手,年齡16.47±2.94歲,運(yùn)動(dòng)年限5～8年。所有被試均無既往病史、家族病史及精神疾病,符合經(jīng)顱磁刺激(TMS)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),且匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)量表(PSQI)得分≥8分。

被試均自愿參加實(shí)驗(yàn),不知道實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊参磪⒓舆^相關(guān)實(shí)驗(yàn)。告訴被試實(shí)驗(yàn)過程及可能的影響,要求被試實(shí)驗(yàn)期間要保持正常的飲食和作息習(xí)慣,不能飲酒和服用興奮性或抑制性藥物及飲品,與被試簽訂實(shí)驗(yàn)協(xié)議并付給相應(yīng)報(bào)酬。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

被試內(nèi)設(shè)計(jì)。所有被試均接受無刺激(N)、假刺激(S)和磁刺激(T)3種刺激條件的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,室溫27℃,安靜、蔽光,共持續(xù)4天。實(shí)驗(yàn)時(shí)被試隨機(jī)分成a、b、c 3組,第1天為適應(yīng)時(shí)間,后3天按照拉丁方的順序分別接受N、S、T 3種刺激條件的實(shí)驗(yàn),即a組:N S T;b組:S T N;c組:T N S。

2.3 實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)的第1天上午使用 PSQI量表對(duì)被試進(jìn)行篩選后,分別進(jìn)行自評(píng)睡眠質(zhì)量和狀態(tài)焦慮(S-A I)測(cè)試。第1天晚上為適應(yīng)時(shí)間,第2、3、4天晚上分別接受N、S、T 3種刺激條件的實(shí)驗(yàn),假刺激(S)和磁刺激(T)在睡覺前30 min時(shí)開始實(shí)施。

接受3種刺激條件的實(shí)驗(yàn)時(shí),采集被試從上床休息到次日起床前之間整晚的心率變異性(HRV)、呼吸、皮電、皮溫、脈搏及三維運(yùn)動(dòng)等參數(shù),次日起床后再次進(jìn)行自評(píng)睡眠質(zhì)量和狀態(tài)焦慮(S-A I)測(cè)試。

2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測(cè)試方法

磁刺激(T):使用經(jīng)顱磁刺激器(Magtism RAPID 2型磁刺激儀及其標(biāo)準(zhǔn)70 mm雙線圈,磁場(chǎng)強(qiáng)度2.2 T,英國(guó)Magtism公司)在被試腦干的中縫核區(qū)域施加刺激,刺激參數(shù)設(shè)置為1 Hz,80%RM T,1 500次rTMS(持續(xù)10 s間隔2 s)。實(shí)施刺激時(shí),被試舒服地躺在兩側(cè)有扶手的靠椅上,線圈平面與顱骨表面相切,線圈兩圓相交處的中心位置正對(duì)枕骨大孔(枕骨粗隆下方1 cm左右)[2,17]。

假刺激(S):方法與磁刺激相同,操作時(shí)將輸出強(qiáng)度降低到20%,使之遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大腦皮層產(chǎn)生生理反應(yīng)的強(qiáng)度[12]。

靜息閾值(rest motor threshold-RM T):采用Magtism RAPID 2型磁刺激儀的MEP模塊(時(shí)間基值50 ms,濾波通帶2～10 KHz)及其專用電極線記錄運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位(MEP),記錄電極置于拇短展肌肌腹,參考電極置于遠(yuǎn)心端的肌腱,接地極置于手腕。線圈兩圓相交處的中心位置正對(duì)能夠最佳誘發(fā)右手拇指展肌MEP的位置(即國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)腦電10～20記錄系統(tǒng)的Cz點(diǎn)),在完全放松的情況下找到連續(xù)10次經(jīng)顱磁刺激中有5次以上產(chǎn)生大于50μV運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位(MEP)的最小磁刺激強(qiáng)度,作為靜息閾值(RM T)[20]。

問卷測(cè)試:1)匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)量表(PSQ I):由美國(guó)匹茲堡大學(xué)精神科醫(yī)生Buysse博士等人于1989年編制,PSQI總分>7作為判斷睡眠質(zhì)量問題的界值,PSQI總分越高,表示睡眠質(zhì)量越差、失眠程度越嚴(yán)重,現(xiàn)被廣泛的用于評(píng)定失眠者的睡眠質(zhì)量,具有較好的信、效度[5]。2)自評(píng)睡眠質(zhì)量:采用10級(jí)評(píng)定法進(jìn)行評(píng)定,“0～9”代表睡眠質(zhì)量,其中“0”表示非常差,“9”表示非常好,從0到9表示睡眠質(zhì)量逐步提高。3)狀態(tài)焦慮量表(S-A I):由 Spielberger等人編制,由葉仁敏修訂,包含20個(gè)題目,采用1～4級(jí)評(píng)定法進(jìn)行評(píng)定,得分越高,表明焦慮程度越高,該量表具有較好的信、效度[5]。

生理及行為監(jiān)測(cè):使用無線藍(lán)牙生物反饋訓(xùn)練系統(tǒng)(Biofeedback 2000 X-pert,奧地利 Schuhfried公司)采集被試整晚的呼吸、皮電、皮溫、脈搏、三維運(yùn)動(dòng)等參數(shù)。測(cè)試時(shí)多參數(shù)模塊(三維運(yùn)動(dòng)傳感器內(nèi)置)置于左手手背,皮溫傳感器置于左手無名指第二指關(guān)節(jié)指腹,脈搏傳感器置于左手中指第一指關(guān)節(jié)指腹,皮電傳感器置于左手食指第二指關(guān)節(jié)指腹;呼吸模塊置于肚臍上方。使用生理相干與自主平衡系統(tǒng)(SPCS,北京豪峰科技有限公司)采集被試整晚的心率變異性(HRV)參數(shù)。

2.5 統(tǒng)計(jì)方法

使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 15.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,顯著性水平定為α=0.05。在進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析時(shí),如不符合球形假設(shè),則取 Greenhouse-Geisser矯正P值。

3 結(jié)果

3.1 自評(píng)睡眠質(zhì)量的變化

對(duì)刺激前及N、S、T 3種刺激條件刺激后自評(píng)睡眠質(zhì)量的得分(圖1)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析顯示,刺激條件的效應(yīng)極端顯著,F(3,33)=107.906,P<0.0005。

將N、S、T 3種刺激條件刺激后的得分分別與刺激前的得分進(jìn)行成對(duì)樣本t檢驗(yàn)顯示:磁刺激(T)刺激后的得分與刺激前差異極端顯著,t=12.484,df=11,P< 0.0005;假刺激(S)和無刺激(N)刺激后的得分與刺激前均差異不顯著,前者,t=1.483,df=11,P=0.166,后者t=-0.432,df=11,P=0.166。同刺激前的得分相比,磁刺激(T)刺激后的得分升高,假刺激(S)和無刺激(N)刺激后的得分無明顯變化。表明磁刺激(T)刺激后被試的自評(píng)睡眠質(zhì)量提高。

3.2 狀態(tài)焦慮的變化

對(duì)刺激前及N、S、T 3種刺激條件刺激后狀態(tài)焦慮的得分(圖2)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析顯示,刺激條件的效應(yīng)極端顯著,F(3,33)=182.206,P<0.0005。

圖1 刺激前及N、S、T 3種刺激條件刺激后自評(píng)睡眠質(zhì)量的得分Figure 1 Self-assessment scores of sleep quality before and after none,sham and true r TMS

將N、S、T 3種刺激條件刺激后的得分分別與刺激前的得分進(jìn)行成對(duì)樣本t檢驗(yàn)顯示:磁刺激(T)刺激后的得分與刺激前差異極端顯著,t=-10.148,df=11,P< 0.0005;假刺激(S)和無刺激(N)刺激后的得分與刺激前均差異不顯著,前者,t=-1.863,df=11,P=0.089,后者t=-0.747,df=11,P=0.471。同刺激前的得分相比,磁刺激(T)刺激后的得分降低,假刺激(S)和無刺激(N)刺激后的得分無明顯變化。表明磁刺激(T)刺激后被試的狀態(tài)焦慮降低。

圖2 刺激前及N、S、T 3種刺激條件刺激后狀態(tài)焦慮的得分Figure 2 State anxiety scores before and after none,sham and true rTMS

3.3 呼吸及三維運(yùn)動(dòng)的變化

對(duì)N、S、T 3種刺激條件下的呼吸參數(shù)及三維運(yùn)動(dòng)參數(shù)分別進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析顯示(表1),呼吸曲線(Resp C)和三維運(yùn)動(dòng)(Motility)的刺激條件效應(yīng)極顯著(P≤0.01),呼吸幅度(Resp A)的刺激條件效應(yīng)不顯著(P>0.05),呼吸頻率(Resp F)的刺激條件效應(yīng)極端顯著(P≤0.001)。

表1 3種刺激條件下呼吸參數(shù)和三維運(yùn)動(dòng)參數(shù)的均值及方差分析一覽表Table 1 The mean and variance analysis of respiratory and three-dimensional motion parameters under none,sham and true r TMS

采用成對(duì)樣本t檢驗(yàn)對(duì)呼吸曲線(Resp C)參數(shù)進(jìn)行事后多重比較分析顯示,磁刺激(T)與無刺激(N)差異顯著,t=-2.516,df=11,P=0.033;磁刺激(T)與假刺激(S)差異顯著,t=-2.550,df=11,P=0.031;無刺激(N)與假刺激(S)差異不顯著,t=-0.576,df=11,P=0.579。同無刺激(N)相比,磁刺激(T)的值較小,假刺激(S)的值無明顯變化。表明磁刺激(T)刺激后呼吸曲線的波動(dòng)減少,呼吸趨于平穩(wěn)。

采用成對(duì)樣本t檢驗(yàn)對(duì)呼吸頻率(Resp F)參數(shù)進(jìn)行事后多重比較分析顯示,磁刺激(T)與無刺激(N)差異極端顯著,t=-7.627,df=11,P<0.0005;磁刺激(T)與假刺激(S)差異極端顯著,t=-5.913,df=11,P<0.0005;無刺激(N)與假刺激(S)差異不顯著,t=0.356,df=11, P=0.730。同無刺激(N)相比,磁刺激(T)的值較小,假刺激(S)的值無明顯變化。表明磁刺激(T)刺激后呼吸頻率降低。

采用成對(duì)樣本t檢驗(yàn)對(duì)三維運(yùn)動(dòng)(Motility)參數(shù)進(jìn)行事后多重比較分析顯示,磁刺激(T)與無刺激(N)差異顯著,t=-2.892,df=11,P=0.018;磁刺激(T)與假刺激(S)差異顯著,t=-2.868,df=11,P=0.019;無刺激(N)與假刺激(S)差異不顯著,t=0.679,df=11,P=0.514。同無刺激(N)相比,磁刺激(T)的值較小,假刺激(S)的值無明顯變化。表明磁刺激(T)刺激后肢體活動(dòng)減少。

3.4 脈搏、皮電、皮溫的變化

對(duì)N、S、T 3種刺激條件下的脈搏、皮電和皮溫參數(shù)分別進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析顯示(表2),脈搏(Pulse)的刺激條件效應(yīng)極顯著(P≤0.01),脈搏血容量(BVP)、脈搏容積波幅(PVA)、皮電導(dǎo)電水平(SCL)、皮溫(Temp)的刺激條件效應(yīng)均不顯著(P>0.05)。

采用成對(duì)樣本t檢驗(yàn)對(duì)脈搏(Pulse)參數(shù)進(jìn)行事后多重比較分析顯示,磁刺激(T)與無刺激(N)差異非常顯著,t=-9.087,df=11,P<0.0005;磁刺激(T)與假刺激(S)差異極端顯著,t=-10.277,df=11,P<0.0005;無刺激(N)與假刺激(S)差異不顯著,t=0.445,df=11,P=0.660。同無刺激(N)相比,磁刺激(T)的值較小,假刺激(S)的值無明顯變化。表明磁刺激(T)刺激后脈率變低。

3.5 心率變異性(HRV)的變化

將采集的HRV信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分析后,對(duì)N、S、T 3種刺激條件下的 HRV參數(shù)分別進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析顯示(表3),NN間期的標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN)、相鄰NN間期差值的均值(SD)及相鄰 NN間期差值大于 50 ms的百分比(PNN 50)的刺激條件效應(yīng)不顯著(P>0.05);相鄰NN間期差值的均方根(RMSSD)的刺激條件效應(yīng)極顯著(P≤0.01);相鄰NN間期差值的標(biāo)準(zhǔn)差(SDSD)的刺激條件效應(yīng)極端顯著(P≤0.001)。

表2 3種刺激條件下脈搏、皮電和皮溫參數(shù)的均值及方差分析一覽表Table 2 The mean and variance analysis of pulse,skin electricity and skin temperature parameters under none,sham and true rTMS

表3 3種刺激條件下HRV各時(shí)域指標(biāo)的均值及方差分析一覽表Table 3 The mean and variance analysis of time domain index of heart rate variability under none,sham and true r TMS

采用成對(duì)樣本t檢驗(yàn)對(duì)RMSSD進(jìn)行事后多重比較分析顯示,磁刺激(T)與無刺激(N)差異顯著,t=-2.930, df=11,P=0.017;磁刺激(T)與假刺激(S)差異顯著,t=-2.809,df=11,P=0.020;無刺激(N)與假刺激(S)差異不顯著,t=0.650,df=11,P=0.532。同無刺激(N)相比,磁刺激(T)的值較小,假刺激(S)的值無明顯變化。表明磁刺激(T)刺激后RMSSD降低。

采用成對(duì)樣本t檢驗(yàn)對(duì)SDSD進(jìn)行事后多重比較分析顯示,磁刺激(T)與無刺激(N)差異顯著,t=-5.710,df=11,P<0.0005;磁刺激(T)與假刺激(S)差異顯著,t= -5.040,df=11,P=0.001;無刺激(N)與假刺激(S)差異不顯著,t=1.123,df=11,P=0.290。同無刺激(N)相比,磁刺激(T)的較小,假刺激(S)的值無明顯變化。表明磁刺激(T)刺激后SDSD降低。

4 討論

4.1 主觀感覺的變化

睡眠是一個(gè)復(fù)雜的過程,較容易受到心理因素和環(huán)境因素的影響。為了盡可能地減少其影響,及考慮到實(shí)驗(yàn)的可操作性,本研究選擇了男性志愿者作為被試,并在正式實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行了一天的適應(yīng)。失眠是人自身的一種主觀感受,是個(gè)體對(duì)睡眠質(zhì)量不滿意的一種主觀評(píng)估[22]。本研究采用自評(píng)睡眠質(zhì)量問卷和狀態(tài)焦慮量表對(duì)被試的睡眠質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果顯示,磁刺激(T)刺激后被試的自評(píng)睡眠質(zhì)量提高,狀態(tài)焦慮降低,該結(jié)果與研究假設(shè)一致。

低頻(≤1 Hz)rTMS能夠抑制大腦皮層的興奮性[11,18],可促進(jìn) GABA和5-HT的釋放[1]。GABA屬于抑制性神經(jīng)遞質(zhì),GABA的增加可引起交感節(jié)前神經(jīng)元發(fā)生抑制,從而降低神經(jīng)元的活性及減慢神經(jīng)傳導(dǎo)速度[8],使得腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的突觸聯(lián)系減弱。而腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是非特異性投射系統(tǒng)的共同上行通道,其突觸聯(lián)系減弱將對(duì)腦干上行網(wǎng)狀激動(dòng)系統(tǒng)的功能產(chǎn)生抑制,從而有利于增加非快速眼球運(yùn)動(dòng)睡眠(NREMS)[10]。常見的催眠藥物和麻醉劑都是通過增強(qiáng) GABA介導(dǎo)的神經(jīng)傳遞來發(fā)揮作用[21]。5-HT被認(rèn)為與睡眠-覺醒周期的控制有關(guān),是引起睡眠的重要神經(jīng)遞質(zhì),其通過不同的受體亞型而發(fā)揮對(duì)睡眠的調(diào)節(jié)作用[19]。中縫核是腦內(nèi)5-HT神經(jīng)元集中的腦區(qū),腦內(nèi)5-HT含量的增加是促進(jìn)睡眠的重要機(jī)制[16]。基于上述原因,本研究在被試腦干的中縫核區(qū)域施加1 Hz,80% RM T,1 500次rTMS(持續(xù)10 s間隔2 s)后,被試的睡眠質(zhì)量得以改善,從而使得自評(píng)睡眠質(zhì)量提高。

焦慮與失眠密切相關(guān),臨床上常常采用焦慮自評(píng)量表篩查失眠患者心理行為的變化。Jenkins等(1988)指出,睡眠障礙與狀態(tài)焦慮、抑郁、敵對(duì)、疲勞感和適應(yīng)困難等呈顯著性正相關(guān)[15]。也有研究者認(rèn)為,睡眠質(zhì)量差的人往往表現(xiàn)為憂郁、焦慮、緊張、易激惹和精力不足,因?yàn)楹ε率呋蚺率邘淼奈：Χa(chǎn)生的焦慮對(duì)失眠產(chǎn)生了不良影響[4]。吳任鋼(2003)指出,失眠患者夸大了失眠所造成的短期或長(zhǎng)期影響,從而更容易產(chǎn)生焦慮情緒,進(jìn)而影響睡眠[6]。在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中,尤其是重大比賽之前,許多運(yùn)動(dòng)員常常徹夜難眠,究其原因,絕大部分是因賽前應(yīng)激引起,并伴有較高的狀態(tài)焦慮。本研究在被試腦干的中縫核區(qū)域施加rTMS后,被試的狀態(tài)焦慮降低,表明其應(yīng)激反應(yīng)減弱,從而在一定的程度上促進(jìn)了睡眠。

4.2 生理及行為的變化

人體各系統(tǒng)之間有著錯(cuò)綜復(fù)雜的相互作用,中樞神經(jīng)系統(tǒng)和植物神經(jīng)系統(tǒng)在睡眠過程中會(huì)發(fā)生一系列的改變。通過記錄睡眠過程中生理和行為的變化,可對(duì)睡眠質(zhì)量作出客觀評(píng)價(jià)。本研究結(jié)果顯示,磁刺激(T)刺激后被試呼吸曲線的波動(dòng)減少、呼吸頻率降低,脈率變低,心率變異性(HRV)的RMSSD和SDSD降低,肢體活動(dòng)減少,該結(jié)果與研究假設(shè)基本一致。

呼吸曲線是呼吸運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間而變化的曲線,呼吸曲線的波動(dòng)減少,說明被試呼吸放松且趨于平穩(wěn),與睡眠過程中覺醒次數(shù)減少有關(guān)。呼吸頻率降低而呼吸幅度無明顯變化,說明被試需氧量減少;脈率降低而脈搏血容量無明顯變化,說明被試心率降低,輸出量減少;需氧量減少、心輸出量減少,表明被試機(jī)體代謝率下降,與睡眠深度增加或覺醒時(shí)間較少有關(guān)。肢體活動(dòng)減少,說明被試在睡眠過程中較容易入睡或覺醒時(shí)間減少。此外,由于心率降低、心輸出量減少,從而使得動(dòng)脈血壓降低,頸動(dòng)脈竇和主動(dòng)脈弓壓力感受器的傳入沖動(dòng)減少,于是反射性的引起迷走神經(jīng)緊張性減弱,以致心率變異性(HRV)的 RMSSD和SDSD降低(HRV是指竇性心率在一定時(shí)間內(nèi)周期性改變的現(xiàn)象,其主要受自主神經(jīng)調(diào)節(jié),同時(shí)亦受呼吸、血壓、皮膚溫度、腎素-血管緊張素等多種因素影響,通過對(duì)心率變化的規(guī)律進(jìn)行分析,可以間接反映自主神經(jīng)系統(tǒng)的變化[13]。時(shí)域分析中RMSSD、SDSD均反映 HRV快變化的成分,與頻域分析的 HF所代表的意義相同,可作為評(píng)定人體迷走神經(jīng)活動(dòng)的指標(biāo)[7])。由此可見,磁刺激(T)刺激后被試呼吸、脈率、HRV及肢體三維運(yùn)動(dòng)的變化均顯示,其睡眠質(zhì)量得以提高。

總之,本研究在被試腦干的中縫核區(qū)域施加 1 Hz, 80%RM T,1 500次rTMS(持續(xù)10 s間隔2 s)后,被試的主觀感受以及生理、行為的變化均顯示,其睡眠質(zhì)量得以提高,從而證實(shí)了rTMS改善睡眠的作用。rTMS刺激后呼吸、脈率及HRV的變化,在一定程度上可以對(duì)其生理效果進(jìn)行解釋,為使用rTMS改善睡眠質(zhì)量提供了理論基礎(chǔ)。將rTMS作為干預(yù)手段,從中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)失眠的運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行睡眠調(diào)節(jié),將具有一定的理論意義和實(shí)踐意義。在今后的研究中,一方面,應(yīng)結(jié)合其他技術(shù)手段,如fMRI、PET等對(duì)rTMS的刺激效果進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證;另一方面,應(yīng)加強(qiáng)女性被試的研究,以便在實(shí)踐中能夠較好地應(yīng)用。

5 結(jié)論

在被試腦干的中縫核區(qū)域施加1 Hz,80%RM T,1 500次rTMS(持續(xù)10 s間隔2 s):1)能夠提高睡眠質(zhì)量;2)rTMS刺激后呼吸曲線的波動(dòng)減少,呼吸頻率降低,脈率降低,心率變異性(HRV)的相鄰 NN間期差值的均方根(RMSSD)和相鄰NN間期差值的標(biāo)準(zhǔn)差(SDSD)降低,肢體活動(dòng)減少;3)rTMS刺激后呼吸、脈率以及心率變異性(HRV)的變化在一定程度上可以對(duì)其生理效果進(jìn)行解釋。

[1]陳運(yùn)平.低頻重復(fù)經(jīng)顱磁刺激與抑郁治療的實(shí)驗(yàn)和臨床研究[D].武漢:華中科技大學(xué),2005:26-40.

[2]蔣學(xué)慧.經(jīng)顱磁刺激理論研究及磁誘導(dǎo)睡眠儀刺激線圈設(shè)計(jì)[D].天津:天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院,2008.

[3]劉運(yùn)洲,張忠秋.低頻重復(fù)經(jīng)顱磁刺激(rTMS)降低運(yùn)動(dòng)皮層興奮性的研究[J].中國(guó)體育科技,2010,46(4):134-138.

[4]王秀玲,吳任鋼.慢性失眠患者的思維特點(diǎn)[J].中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù),2007,(11):7851-7854.

[5]汪向東,王希林,馬弘,等.心理衛(wèi)生評(píng)定量表手冊(cè)(增訂版) [M].北京:中國(guó)心理衛(wèi)生雜志社,1999:375-378.

[6]吳任鋼.慢性失眠癥患者的應(yīng)對(duì)方式和睡眠行為特征對(duì)照研究[J].中國(guó)心理衛(wèi)生雜志,2003,17(10):716-719.

[7]BERN TSON G G,B IGGER J T,ECKBERG D L,etal.Heart rate variability:origins,methods and interpretive caveats[J]. Psychophysiol,1997,34:623-648.

[8]BOROOJERD IB,BA TTAGL IA F,MUELLBACHER W,etal. Mechanisms influencing stimulus-response properties of the human corticospinal system[J].Clin Neurophysiol,2001,112:131-137.

[9]CISHU-PING,ZHANG XI-LONG,YANG YU,etal.Sleep and sleep disease[M].Beijing:Military Med Sci Publishing House, 2005:27-34.

[10]DA TTA S,SIWEK D F.Single cell activity patterns of pedunculopontine tegmentum neurons across the sleep-waking cycle in the freely moving rats[J].Neurosci Res,2002,70:611-621.

[11]DILAZZARO V,OL IV IERO A,BERARDELL I A,etal.Direct demonstration of the effects of repetitive transcranial magnetic stimulation on the excitability of the human motor cortex [J].Exp Brain Res,2002,114:549-553.

[12]F VERN IERI,PMAGGIO F TIBUZZI.High frequency repetitive transcranial magnetic stimulation decreases cerebral vasomotor reactivity[J].Clin Neurophysiol,2009,120:1188-1194.

[13]GOLDBERGER J J.Sympathovagal balance:how should w e measure it[J].Am J Physiol,1999,276:1273-1280.

[14]GOTTESMANN C.GABA mechanisms and sleep[J].Neurosci,2002,111(2):231-239.

[15]JOUVET M.The role of monoamines and acetylcholine-containing neurons in the regulation of the sleep-waking cycle[J]. Ergeb Physiol,1972,60:166-307.

[16]LEE K H,EGLESTON P N,BROWN W H,etal.The role of the cerebellum in subsecond time perception:evidence from repetitive transcranial magnetic stimulation[J].Cogn Neurosci, 2007,19:147-157.

[17]M INGH ILLERI,A CONTE,V FRASCA,etal.Antiepileptic drugs and co rtical excitability:a study with repetitive transcranial stimulation[J].Exp Brain Res,2004,154:488-493.

[18]MORITIJ M,LEOPOLDO M,JANTOS H.The serotonin 5-HT 7 receptor agonist LP-44 microinjected into the dorsal raphe nucleus suppresses REM sleep in the rat[J].Behav Brain Res,2008,191(2):184-189.

[19]ROSSIN I P M,BERARDELL IA,DEUSCHL G.Applications of magnetic cortical stimulation[J].Int Federation Clin Neurophysiol Electroencephalogr Clin Neurophysiol,1999,52(Supp l):171-185.

[20]VVAZOVSKIV V V,KOPP C,BOSCH G,etal.The GABAA recep tor agonist TRIP alters the EEG in waking and sleep of mice[J].Neuropharmacol,2005,48(5):617-626.

[21]WORLD HEAL TH ORGAN IZA TION.The ICD-10 classifieation of mentaland behavioural disorders:Diagnostie criteria for researeh[M].Geneva:World Health Organization,1993: 56-94.

Research on Repetitive Transcranial Magnetic for Improving Sleep Quality

L IU Yun-zhou,ZHANG Zhong-qiu

Objective:Investigate the effects of repetitive transcranial magnetic(rTMS)imp roving dormancy,for providing a theoretical foundation by using rTMS to imp rove athlete’s sleep quality.Method:U sing within-subject design,given sham rTM S,no rTM S and true rTMS at the brainstemraphe nuclei region on volunteers respectively,then compared the changes of subjective feeling,physiological and behavioral.Result:Given 1Hz,80%RM T-rTMS(10 seconds on 2 seconds off)of 1 500 pulse at the brainstemraphe nuclei region on volunteers,their self assessment of sleep quality imp roved,state anxiety decreased,respiratory fluctuations in the curve decreased,respiratory rate decreased,pulse decreased,the difference between adjacent NN roo t mean square(RMSSD)and the difference between adjacent NN interval standard deviation(SDSD)of HRV decreased,and physical activity decreased too.Conclusion:rTMS can imp rove sleep quality,the changes of respiratory,pulse,and heart rate variability(HRV)after rTM Smight partly exp lain its neurobiological effect.

repetitivetranscranialmagneticstimulation(rTMS);sleep;insomnia;anxiety

G804.8

A

1000-677X(2011)11-0071-06

2011-09-06;

2011-10-16

國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(基本09-17)。

劉運(yùn)洲(1978-),男,湖北隨州人,助研,博士,研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)心理學(xué)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練,Tel:(010)87182534,E-mail:liuyunzhou2005@163.com;張忠秋(1963-),男,博士,研究員,博士研究生導(dǎo)師,研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)心理學(xué)。

國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所,北京100061

China Institute of Sport Science,Beijing 100061,China.