【转载科普】新科技帮你入睡：声音刺激如何对抗失眠

文摘 2024-10-11 13:23 山东

通过声音刺激大脑特定频率，研究发现可有效加快入睡，与药物效果类似但副作用更少。

入睡性失眠是普遍存在的问题，导致睡眠不足相关的健康风险大增。已有研究表明，将听觉刺激与慢波睡眠的振荡同步，有助于加深睡眠，但尚不清楚类似方法是否能加速入睡。本次随机对照交叉试验招募了入睡时间超过30分钟的成年人，测试听觉刺激是否能缩短入睡时间。参与者佩戴EEG(脑电图)头带，在睡前30分钟内接收与α波(8-12Hz)反相的声脉冲(刺激)。对照组只记录EEG而无刺激。

主要结果是通过对EEG记录的盲法评分确定入睡潜伏期(SOL)。在21位被分析的参与者中，声刺激显著缩短了入睡时间，平均减少10.5±15.9分钟(29.3±44.4%)。这表明，声波与脑电波同步的刺激可能成为药物之外的有效入睡治疗手段。

失眠和现有疗法的局限

全球范围内，睡眠不足导致了各种健康问题，包括早亡风险。失眠是最常见的睡眠障碍，60%以上的失眠患者都表示难以入睡。虽然有多种药物治疗选择，但许多药物要么副作用大，要么效果有限。

最近，声波神经调控作为一种替代药物的新方法，逐渐受到关注。这种方法通过EEG实时监测神经振荡，并利用声音脉冲来调节脑电波。在慢波睡眠(非快速眼动第三阶段)期间的研究显示，声刺激可以增强记忆巩固、免疫功能和自律神经平衡。然而，慢波频率之外的刺激，反而可能延迟入睡。

α波的作用

睡眠可以分为四个不同阶段，α波通常出现在醒来且闭眼时，随即进入N1阶段，α波逐渐减弱。有趣的是，α波的强度与清醒感和睡眠深度负相关，失眠患者在睡眠中的α波功率通常较高。因此，干扰α波可能成为促进入睡的一个目标。

虽然α波在睡眠中的作用尚未完全理解，但已知其可以特定相位调节感官处理和注意力。我们推测，通过让声音脉冲与α波的“低谷”相位同步，可以减少α波功率，加速失眠患者从清醒到入睡的过渡。

随机对照试验

我们进行了一项多晚的随机对照交叉试验，使用可穿戴的Elemind Neuromodulation设备(ENMod)，设备通过定制应用程序控制。在“刺激”周，设备在入睡前的30分钟内播放与α波反相同步的声音脉冲；在“对照”周，设备仅记录EEG。

这是首个通过随机对照试验，验证与α波同步的声刺激能有效减少失眠患者入睡时间的研究。数据显示，76.2%的参与者在刺激条件下受益。

结果和讨论

该研究是首个随机对照试验，测试了通过与alpha节律锁相的声波刺激来减少睡眠发作失眠症状的效果。结果表明，在刺激条件下，入睡潜伏期(SOL)显著减少，76.2%的参与者受益于这种干预方法，而在假刺激条件下没有类似效果。虽然有3名完成研究的参与者报告了与佩戴头带相关的轻微皮肤刺激(这些人未被纳入最终分析)，但总体上，声波刺激法对加速入睡的效果得到了支持。

声波神经调控作为一种增强睡眠质量的新兴方法，最初主要用于慢波(N3阶段)睡眠。在这些研究中，慢波频率的声波刺激被证明可以通过影响后续振荡和纺锤体活动的强度，产生神经调控效果。显著的是，神经调控效果依赖于声波刺激与振荡相位的特定匹配，类似的相位依赖性效果也在应用经颅磁刺激(TMS)时观察到。这些发现进一步支持了神经振荡反映出大脑内兴奋性波动的状态，并能组织信息在大脑中的时空流动。

尽管在睡眠背景下，alpha频率锁相刺激的效果尚未得到充分研究，但在其他领域已经观察到alpha相位依赖性效应。例如，TMS针对个体特定的alpha相位已在治疗抗药性抑郁症中显示出潜力，可能通过激活神经可塑性机制发挥作用。通过经颅直流电刺激(tDCS)操控alpha相位还被证明可以影响听觉感知阈值，且经颅交流电刺激(tACS)则可以通过调节alpha峰频率来影响跨模态感知时间。

尽管有大量研究描述了alpha振荡在感知和注意力中的重要性，但其在早期睡眠阶段的作用尚未得到类似的重视。alpha在睡眠中的作用是否与其感知和注意功能相关，仍然是未知的。不过，人类的颅内记录已经显示，在睡眠中对听觉刺激的alpha去同步化减少，这可能意味着反馈处理的丧失。现有一些证据表明alpha与入睡和睡眠维持相关。除了在觉醒向睡眠的转变中alpha功率的下降外，多项研究还报告了NREM睡眠期间alpha振荡强度与失眠症状之间的正相关性。同时，还观察到了alpha功率与睡眠深度之间的负相关性。这些发现可能支持alpha功率在失眠的“过度觉醒模型”中的作用，但还需要进一步的研究来更好地理解这一关联及其背后的机制。

在本研究中，我们将声波刺激的时间设置为每个声波诱发的ERP与alpha振荡的反相位对齐。这种方法类似于用于抑郁症治疗的alpha相位刺激方案，但不同于用于慢波睡眠的刺激方法。我们选择alpha波谷相位作为目标，是因为研究发现慢波功率与良好的睡眠结果呈正相关，而alpha功率与困倦感呈负相关。尽管如此，我们的研究数据尚未确定这一相位选择的关键性，理想的目标相位可能因人而异，这需要进一步调整。

结论

与alpha节律锁相的声波刺激是一种有效的干预手段，用于治疗睡眠发作失眠症状。尽管该方法在更广泛人群中的适用性尚待验证，但其在加速入睡方面的效果与药物类似，且副作用较少。非侵入性、可穿戴的系统用于追踪与睡眠相关的EEG，并提供闭环刺激，是治疗睡眠障碍和促进健康睡眠的有前途的工具。

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