Статьи

Айтрекинг в сомнологии

Одним из наиболее динамично и прогрессивно развивающихся направлений современной медицины является сомнология – наука о сне. Хотя в России экспериментальная сомнология зародилась более века назад, повышенный интерес исследователей к изучению данной области наблюдается последние 30 лет. В настоящий момент выявлено порядка 90 различных нарушений сна. В. М. Ковальзон, доктор биологических наук, написавший монографию «Основы сомнологии», описывал сон как «особое генетически детерминированное состояние организма теплокровных животных (т.е. млекопитающих и птиц), характеризующееся закономерной последовательной сменой определенных полиграфических картин в виде циклов, фаз и ста­дий». Сон, как естественное физиологическое состояние, обеспечивает отдых организма, способствует переработке и хранению информации, облегчает закрепление изученного материала и восстанавливает иммунную систему.

Сомнологи (специалисты в области изучения сна) в основном работают с такими нарушениями как:

  1. Инсомнии (она же бессонница)
  2. Гиперсомнии (избыточная продолжительность сна)
  3. Нарушения дыхания во сне
  4. Синдромы периодических движений в конечностях во сне
  5. Парасомнии (необычные поведенческие действия, возникающие непосредственно перед засыпанием, во время сна или сразу же после пробуждения)
  6. Избыточная дневная сонливость

Перечень изучаемых направлений намного шире и это свидетельствует о том, что диссомнические нарушения (нарушения сна) очень распространены и имеют большое значение для современной медицины. На сегодняшний день выдвинуто довольно много предположений о необходимой продолжительности и оптимальном интервале суток для сна, сформирована так называемая «гигиена сна», где представлены самые последние рекомендации, но все это было бы невозможно без исследований в данной области. Ведущим инструментальным методом изучения сна является полисомнография – регистрация различных показателей спящего человека, подключенного к аппарату. В процессе исследования оцениваются такие параметры, как храп, дыхательный поток, дыхательные движения брюшной стенки и грудной клетки, уровень насыщения крови кислородом, ЭЭГ (электроэнцефалограмма), положение тела спящего, движения верхних и нижних конечностей, а также во время сна используют электроокулографию (сокр. ЭОГ), чтобы оценить стадию быстрых движений глаз человека в этот период.

Несмотря на большую информативность и точность предоставляемых данных, испытуемые ощущают дискомфорт от наличия большого количества датчиков на теле. Это, естественно, влияет на качество сна и, как следствие, на объективность исследования. Специалисты прибегают к дополнительным методам получения необходимых данных, которые обладают меньшей инвазивностью, относительной недороговизной и удобством проведения. Одним из таких методов является айтрекинг (он же «видеоокулография» или «окуломоторная видеорегистрация»). Уникальным преимуществом метода является то, что результаты (полученные окулограммы) даже в состоянии бодрствования оказываются довольно информативными для изучения диссомнических нарушений.

В 2018 году, У. Акрам и коллеги предложили группе контроля (лицам без нарушений сна) и группе, страдающей бессонницей (с клинически установленным диагнозом), наблюдать за людьми с разным выражением лица – нейтральным и уставшим. Просмотр каждого стимула занимал порядка 40 секунд, все наблюдения за лицами, движением глаз и направлением взгляда были зафиксированы при помощи технологии айтрекинга. Окулограммы показали, что испытуемые с бессонницей тратили больше времени на фиксацию и наблюдение за лицами с уставшим выражением лица, фокусируясь при этом преимущественно на глазах (в отличие от группы контроля, которая просматривала так называемую «зону Т» – область бровей, глаз и носа). Это свидетельствуют об избирательном распределении внимания (его смещении) у пациентов с нарушениями сна (на уставшие лица), что может искажать процесс общего восприятия.

Как правило, люди не могут глазами плавно прослеживать за воображаемым перемещающимся объектом. Взгляд будет несколько прерывистым, разорванным. При этом, каким будет плавное прослеживание глазами за объектом во время быстрой фазы сна, оставалось неизвестным. Французские исследователи провели эксперимент – группа лиц прослеживала за медленно перемещающейся точкой, идущей по траектории синусоиды, сначала во время бодрствования, а затем в быстрой фазе сна. Важно подчеркнуть, что все испытуемые в обычной жизни спали и спят с открытыми глазами (данный феномен встречается довольно редко, но является нормой и может быть обусловлен рядом причин. Например, это может быть лагофтальм – неполное смыкание век, либо экзофтальм, как результат проблем с щитовидной железой). Движения глаз записывались как технологией видеоокулографии, так и классической электроокулографии (во сне). Быстрая фаза сна устанавливалась посредством полисомнографии. Результаты показали, что точность прослеживания в обоих состояниях (сон и бодрствование) довольно схожа, что косвенно может говорить о бо́льшей близости визуальных образов во время сна к процессу восприятия, нежели к воображению.

Чувствовали ли вы трудности в концентрации внимания после недостаточного сна? В виду слишком кратковременной «перезагрузки» ночью, в состоянии бодрствования значительно ухудшаются как когнитивные функции человека, так и двигательная активность. Чтобы оценить динамику глазодвигательных нарушений без сна, в 2019 году в Германии провели следующий эксперимент: у 12 участников измеряли более 10 параметров зрачковых реакций в течение 24-часовой депривации сна (испытуемые на спали ровно сутки) с периодической записью движений глаз. Каждые 6 часов им было предложено прослеживать за плавно перемещающимся объектом, а также просматривать большую картину и проходить задачи на визуальный поиск (как можно быстрее найти на картинке необходимый стимул). Результаты показали плавное, но качественное ухудшение всех показателей (испытуемые запаздывали за плавным объектом, дольше времени тратили на поиск необходимого стимула и в целом дольше фиксировали свой взгляд на определенных точках при свободном прослеживании). Исследователи видят в таких экспериментах нахождение и потенциальное применение специфических окулометрических маркеров, которые в будущем помогут в оценке готовности людей к выполнению задач «высокого риска», например, при допуске людей к опасной работе.

Сомнология, как самостоятельный раздел нейробиологии и медицины, невозможна без инструментальных методов исследования, ведь именно они являются основным источником информации о патологии сна. Технология окуломоторной видеорегистрации может качественно дополнить данные, полученные полисомнографией, при этом оценить нарушения, происходящие уже впоследствии плохого качества сна.