Forskere ved University of Texas i Austin har udviklet et blødt, bærbart plaster, der specifikt kan påvirke REM-søvnen. Enheden, der kaldes NEUSLeeP, kombinerer blid, målrettet ultralydsstimulering med elektroder, der samtidig registrerer hjernens elektriske aktivitet. Det, der gør den unik, er, at plasteret bæres direkte på huden og er designet til at nå dybere områder af hjernen under naturlig søvn. Samtidig kan den overvåge hjerneaktiviteten.

I en indledende undersøgelse med 28 deltagere gik deltagerne ind i REM-søvnfasen i gennemsnit ca. 43 minutter tidligere efter stimulering og tilbragte ca. 16 minutter længere i denne fase. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications. Forskerne ser teknologien primært som en potentiel ny tilgang til bedre at kunne studere søvnprocesser og på lang sigt muligvis hjælpe mennesker med visse søvn- eller psykiske lidelser. Der er dog stadig behov for betydeligt større undersøgelser med henblik på medicinsk anvendelse

Hvad gør søvnplasteret specielt?

NEUSLeeP er et ikke-invasivt system, der kombinerer elektrofysiologiske målinger og fokuseret ultralyd i et plaster, der kan bæres på kroppen. Mens konventionelle systemer til undersøgelse eller påvirkning af dybe hjerneområder ofte kræver store apparater, er NEUSLeeP designet til at blive båret direkte på huden under søvnen.

Plasteret er udstyret med elektroder, der blandt andet registrerer EEG-signaler. Dette giver forskerne mulighed for at fastslå, hvilket søvnstadium en person befinder sig i. Samtidig genererer et specielt udviklet ultralydsmodul fokuserede lydbølger, der kan bruges til specifikt at stimulere et dybere område i hjernen.

Undersøgelsen fokuserede på den subthalamiske kerne (STN), en struktur placeret dybt inde i hjernen, som indgår i komplekse netværk og blandt andet er forbundet med motorisk kontrol og forskellige funktioner i basalganglierne. Forskerne formoder, at målrettet stimulering af dette område kan påvirke netværk, der er involveret i reguleringen af REM-søvn.

Ifølge forskerne vejer enheden ca. 103 gram og er specielt designet til brug om natten. Det fleksible design er beregnet til at tilpasse sig huden og gøre det muligt at bære den, selv mens man sover.

REM-søvnen indtræder betydeligt tidligere

Den første undersøgelse omfattede 28 deltagere. Baseret på et standardiseret søvnspørgeskema blev 16 deltagere klassificeret som sunde sovende, mens 12 deltagere udviste forhøjede score for søvnproblemer. Deltagerne var mellem 19 og 38 år gamle.

Undersøgelsen blev gennemført over to på hinanden følgende nætter. Den første nat blev der givet en placebo-behandling; den anden nat blev der anvendt ultralydsstimulering. Dette gjorde det muligt for forskerne at sammenligne ændringer hos de samme personer.

Resultaterne var særligt markante med hensyn til REM-søvn. Tiden indtil den første forekomst af REM-fasen blev forkortet med i alt ca. 43 minutter. Samtidig steg andelen af REM-søvn i forhold til den samlede søvntid med ca. 4,6 procent, svarende til ca. 16 minutter. Disse ændringer blev observeret hos både de raske deltagere og gruppen med søvnproblemer.

Ifølge forskerne ændrede stimuleringen ikke den overordnede søvnarkitektur fundamentalt. Søvnstadier som N1, N2 og N3 samt den samlede søvneffektivitet viste ingen signifikante ændringer. Antallet af opvågninger om natten forblev også stort set uændret. Resultaterne tyder derfor på, at stimuleringen muligvis kan påvirke REM-søvnen på en relativt målrettet måde uden at ændre den overordnede søvnrytme væsentligt.

Hvorfor er REM-søvn så vigtig?

REM-søvn er den søvnfase, hvor livagtige drømme forekommer særligt hyppigt. Samtidig er det langt mere end blot den fase, hvor vi drømmer. Under REM-søvn er hjernen aktiv på mange måder. Forskning knytter denne søvnfase blandt andet til bearbejdningen af følelsesmæssige oplevelser, hukommelsesprocesser og tilpasning til stress.

Derfor er forskere i stigende grad interesserede i, om ændringer i REM-søvnen også hænger sammen med mental sundhed. Forstyrrelser i REM-søvnen observeres ved tilstande som depression, angstlidelser og posttraumatisk stresslidelse (PTSD).

Den nye undersøgelse viser dog ikke, at en forlængelse af REM-søvnen automatisk behandler depression, angstlidelser eller PTSD. Den leverer snarere indledende tekniske beviser for, at denne søvnfase kan påvirkes specifikt ved hjælp af et ikke-invasivt, bærbart system.

Bevis for effekter på stress og følelsesmæssig bearbejdning

Forskerne begrænsede derfor ikke deres undersøgelse til selve søvnen. Hos raske deltagere observerede de også ændringer i hjertefrekvensvariabiliteten (HRV) efter stimulering. Hjertefrekvensvariabilitet beskriver de tidsmæssige udsving mellem de enkelte hjerteslag. Den bruges ofte som et mål for, hvor fleksibelt det autonome nervesystem kan reagere på forskellige krav. I den raske gruppe steg HRV efter stimulering. Derimod var denne effekt ikke tydelig hos deltagere med søvnproblemer. Derudover gennemførte forskerne hjerneafbildningsundersøgelser efter søvnundersøgelsen. Disse afslørede ændringer i aktiviteten i specifikke hjerneområder, der er involveret i bearbejdningen af følelsesmæssige stimuli.

Disse resultater er interessante, men skal fortolkes med forsigtighed. Undersøgelsen var lille og ikke designet til at bevise, at NEUSLeeP kan behandle psykiske lidelser. Gregory Fonzo, en af de medansvarlige forskere, beskrev REM-søvn som en vigtig komponent i følelsesmæssig bearbejdning og tilpasning til stress. Forskerne håber derfor, at en målrettet påvirkning af denne søvnfase kan åbne op for nye muligheder for behandling af visse lidelser i fremtiden.

Ingen medicin og ingen kirurgi

En potentiel fordel ved teknologien er, at den ikke kræver medicin eller kirurgi. Konventionelle metoder til målrettet stimulering af dybe hjerneområder indebærer undertiden brug af implanterede elektroder. Sådanne procedurer kan være meget præcise, men kræver kirurgi. NEUSLeeP anvender derimod en ikke-invasiv tilgang: Ultralydsenergien fokuseres udefra på et specifikt hjerneområde.

På lang sigt kan dette være særligt interessant for anvendelser, der kræver gentagen behandling. Samtidig er netop denne ikke-invasive stimulering et af de spørgsmål, der skal undersøges nærmere i fremtidige studier.

I den aktuelle undersøgelse rapporterede deltagerne, at plasteret var behageligt at have på, og der blev kun observeret få bivirkninger. Undersøgelsen var dog lille og varede kun to nætter. Der kan endnu ikke drages nogen konklusioner herfra vedrørende sikkerheden ved langvarig eller regelmæssig brug.

Hvad forskerne stadig skal finde ud af

Resultaterne bør derfor primært forstås som et indledende proof of concept. Forskerne skal nu undersøge, om de observerede effekter kan bekræftes i større og mere mangfoldige patientgrupper. Af særlig interesse er spørgsmålet om, hvorvidt en målrettet forbedring af REM-søvnen rent faktisk fører til langsigtede sundhedsmæssige fordele. For at besvare dette er det ikke tilstrækkeligt blot at påvise, at folk kommer hurtigere ind i REM-fasen eller forbliver i den lidt længere.

Fremtidige studier skal derfor også undersøge, om dette fører til forbedringer i f.eks. søvnkvalitet, velbefindende i dagtimerne , stresshåndtering eller visse symptomer på psykiske lidelser. Forskerholdet planlægger yderligere undersøgelser, herunder blandt personer med kronisk søvnløshed, depression og PTSD. Forskerne ser også anvendelsesmuligheder inden for søvnovervågning i hjemmet, neurovidenskabelig forskning og individualiserede søvnbehandlinger.

Ingen færdiglavet søvnhjælp fra plasteret endnu

Selvom de indledende resultater er lovende, bør NEUSLeeP på nuværende tidspunkt ikke betragtes som en færdigudviklet behandling af søvnforstyrrelser. Undersøgelsen omfattede kun 28 deltagere, og selve søvninterventionen blev testet over en enkelt nat ved hjælp af ultralydsstimulering sammenlignet med en placebokontrol. Det er heller ikke endnu fuldt ud forstået, hvorfor stimuleringen ændrer REM-søvnen. Forskerne antager, at effekten formidles gennem komplekse netværk i hjernen. Den nøjagtige mekanisme er dog stadig genstand for yderligere undersøgelser.

Ikke desto mindre viser undersøgelsen, at moderne bærbar teknologi i stigende grad går ud over blot at måle søvn. I fremtiden vil den potentielt også kunne bruges til specifikt at påvirke visse hjerneaktiviteter under søvnen. For mennesker med søvnproblemer er enheden endnu ikke en tilgængelig behandlingsform. For søvnforskningen udgør NEUSLeeP imidlertid en interessant ny tilgang – især fordi den kombinerer måling og målrettet stimulering i ét og samme bærbart system. Fremtidige studier skal nu afklare, om dette tekniske gennembrud rent faktisk kan føre til en sikker og effektiv behandling for mennesker med søvnforstyrrelser eller psykiske lidelser.