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Erschienen in: Somnologie 1/2021

Open Access 01.09.2020 | Insomnie | Übersichten

Auditorische Stimulation während des Schlafs

verfasst von: S. R. Schmid, C. Nissen, D. Riemann, K. Spiegelhalder, Dr. med. L. Frase

Erschienen in: Somnologie | Ausgabe 1/2021

Zusammenfassung

Die Insomnie, d. h. eine Ein- und/oder Durchschlafstörung, die sich negativ auf die Leistungsfähigkeit und Tagesbefindlichkeit auswirkt, ist eine der häufigsten Erkrankungen in der Allgemeinbevölkerung. Sie wird derzeit meistens pharmakologisch und/oder psychotherapeutisch behandelt, wobei die pharmakologische Behandlung mit Benzodiazepin-Rezeptor-Agonisten zu Abhängigkeit führen kann und die Verfügbarkeit von für die Insomnie-Therapie ausgebildeten Psychotherapeuten momentan nicht in ausreichendem Maße gegeben ist. Durch innovative Behandlungsmethoden könnte hier eine Versorgungslücke effektiv geschlossen werden. Hierzu zählt die auditorische Stimulation, welche vorhandene Sinneskanäle nutzt, um den Schlaf zu beeinflussen. Bisher wurde die auditorische Stimulation vor allem zur Untersuchung von Prozessen der Gedächtniskonsolidierung bei gesunden Probanden angewendet, wobei erfolgreich eine Erhöhung langsamer Oszillationen erreicht wurde, welche vor allem während des Tiefschlafs auftreten. Erste Befunde und sekundäre Outcome-Parameter liefern Hinweise, dass die Potenzierung langsamer Oszillationen durch auditorische Stimulation den Schlaf vertiefen kann, jedoch wurde hierzu bislang keine Studie mit Insomniepatienten durchgeführt. Weitere Forschung bezüglich des Einflusses der Potenzierung langsamer Oszillationen auf die Linderung von Ein- und Durchschlafproblemen bei vorliegender nichtorganischer Insomnie erscheint daher geboten zu sein, um der hohen Beschwerdelast dieser Patientengruppe entgegenzuwirken.

Einleitung

Die Insomnie, d. h. eine Ein- und/oder Durchschlafstörung, die sich negativ auf die Leistungsfähigkeit und Tagesbefindlichkeit auswirkt, ist eine der häufigsten Erkrankungen in der Allgemeinbevölkerung [17, 34]. Die Behandlung erfolgt pharmakologisch oft mittels klassischer oder weiterentwickelter Agonisten an Benzodiazepin-Rezeptoren, obwohl diese Substanzen ein hohes Risiko für die Entwicklung einer Abhängigkeit aufweisen [9, 32]. Nach der aktuell gültigen S3-Leitlinie der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin (DGSM) ist auch deswegen die kognitive Verhaltenstherapie der Insomnie (KVT-I) als Behandlungsoption erster Wahl eingeordnet [35]. Diese ist nebenwirkungsarm und auch über den Behandlungszeitraum hinaus sehr effektiv [31, 40]. Die Behandlung ist jedoch vermutlich für maximal 1 % aller Insomniepatienten verfügbar, vor allem aufgrund eines Mangels an entsprechend ausgebildeten Psychotherapeuten [33]. Zusätzlich sprechen nicht alle Patienten auf die Behandlung an, eine vollständige Remission erreichen etwa 40 % [46]. Innovative Methoden zur nichtpharmakologischen Behandlung der Insomnie werden daher weiterhin dringend benötigt.

Elektrophysiologische Phänomene des Schlafs als Ansatzpunkte einer Behandlung

In einer Metaanalyse zur Betrachtung polysomnografischer Daten wurde bei Insomniepatienten ein reduzierter Anteil an Tiefschlaf gefunden. Patienten mit Insomnie verbringen demnach pro Nacht nur etwa 70 min im Tiefschlaf, wohingegen der Durchschnitt bei gut schlafenden Kontrollpersonen bei etwa 90 min liegt [1]. Des Weiteren lassen einzelne Studien bei Insomnie eine Verringerung der spektralen Leistung im EEG im Frequenzband der langsamen Oszillationen des Tiefschlafs vermuten [20]. Diese langsamen Wellenbewegungen weisen eine Frequenz von 0,5–2 Hz mit einer Amplitude von über 75 µV auf und sind Kennzeichen des Tiefschlafs. Langsame Oszillationen entstehen vor allem durch hoch synchronisierte neuronale Netzwerke im Neokortex. Der Wechsel von Membrandepolarisation und -hyperpolarisation auf zellulärer Ebene drückt sich dabei im EEG in einer negativen Halbwelle („Down-State“), gefolgt von einer positiven Halbwelle („Up-State“) aus [39].
Die Zugänglichkeit langsamer Oszillationen des Tiefschlafs für externe Manipulation wurde zunächst pharmakologisch nachgewiesen. Gaboxadol, ein Gamma-Aminobuttersäure(GABA)-Agonist, führte bei gesunden Probanden unter viertägiger Schlafrestriktion gegenüber der Kontrollgruppe zu einer geringeren subjektiven und objektiven Tagesschläfrigkeit (Selbstbeurteilungsfragebögen, Multipler Schlaflatenztest, MSLT) [41]. Dies ging mit einer stärkeren Erhöhung der langsamen Wellen während des Untersuchungszeitraums einher [41]. Diese Befunde zeigten somit neben der prinzipiellen Modulierbarkeit bereits Hinweise auf einen vorteilhaften Effekt der Erhöhung langsamer Wellen auf die Erholsamkeit des Schlafs.

Nichtinvasive Hirnstimulation als neuer Zugangsweg zur Veränderung der Elektrophysiologie des Gehirns

In den letzten Jahren hat sich als vielversprechende und zunehmend häufig genutzte Methode zur Beeinflussung von Hirnaktivität die sogenannten nichtinvasive Hirnstimulation durchgesetzt [25, 26]. Zugehörige Verfahren gründen auf der Idee, dass die elektrische Hirnaktivität durch Veränderung des elektrischen Felds oder durch direkte Impulsgebung beeinflusst werden kann. Auch in Bezug auf Schlaf ist die Erweiterung des traditionellen Zugangs durch eine meist medikamentöse Beeinflussung des Hirnstamms („Bottom-up-Regulation“) hin zu einer direkten Modulation kortikaler Aktivität („Top-down-Regulation“) vielversprechend. Hierfür können statische elektrische Felder ebenso wie elektrische/elektomagnetische Impulse oder Reize vorhandener sensorischer Regelkreisläufe (visuell, taktil, auditiv) verwendet werden [12].
So wurde in ersten Studien bereits die Manipulation langsamer Oszillationen während des Schlafs untersucht. Die Auslösung langsamer Oszillationen gelang mittels transkranialer Magnetstimulation (TMS) [15] sowie mittels oszillierender Gleichstromstimulation [14]. Die meisten Studien in diesem Bereich untersuchten dabei den Zusammenhang mit einer hiermit verbundenen erhöhten Gedächtniskonsolidierung während der Nacht, für die sich Hinweise fanden [2, 6, 14]. Andere Studien haben jedoch auch gegenteilige Ergebnisse gezeigt [8, 36].

Auditorische Stimulation in der Wissenschaft

Die bisher vorgestellten Methoden haben gemeinsam, dass in der Regel ein hoher technischer Aufwand besteht. Eine Anwendung im häuslichen Umfeld erscheint schwierig durchführbar. Eine elegante Alternative stellt daher die Nutzung vorhandener Sinneskanäle durch gezielte Applikation der zugehörigen Sinnesreize dar. Dies kann auch während des Schlafs erfolgen. Die auditorische Stimulation nutzt beispielsweise präzise und zeitlich festgelegte akustische Signale, um Gehirnaktivität gezielt zu beeinflussen. In einer ersten Studie wurden während des Tiefschlafs Töne dargeboten, gefolgt von einer Stimulationspause gleicher Länge. Es konnte hierdurch eine Erhöhung der Amplitude langsamer Wellen in Stimulationsphasen gegenüber Pausen gezeigt werden. Die Erhöhung der Amplituden war zudem später im Verlauf der Nacht effektiver, wenn langsame Wellen physiologisch weniger häufig auftreten [4]. Die grundsätzliche Modulierbarkeit konnte in weiteren Studien bestätigt werden [5, 19, 28].
Dabei zeigte sich auch, dass die zeitliche Kopplung zwischen akustischem Reiz und Phase der Oszillation im EEG von hoher Bedeutung ist. Eine Stimulation während des Up-States der langsamen Oszillation zeigte sich als effektiver als eine Stimulation im Down-State oder außerhalb der Phasen [22]. Dieser Befund konnte auch repliziert werden [19]. Zudem gelang der Nachweis einer erhöhten Aktivierung im superioren temporalen Gyrus nach Tonsignalen während des Up-States [38]. Dies lässt vermuten, dass die Modulierbarkeit der Gehirnaktivität während des Tiefschlafs vor allem während der positiven Halbwelle gegeben ist. Eine direkte Verknüpfung von Analyse des EEG-Signals und Stimulation in einem sogenannten „Closed-Loop-System“ wird daher von den meisten Autoren bevorzugt [45].
Das Hauptinteresse der bisher durchgeführten Studien zur Tiefschlafmodulation durch auditorische Stimulation galt dem postulierten Zusammenhang langsamer Oszillationen mit der (deklarativen) Gedächtniskonsolidierung. Hierbei kamen unterschiedliche Stimulationsprotokolle zum Einsatz, welche zusammen mit den jeweiligen Ergebnissen in Tab. 1 ausführlich beschrieben werden.
Tab. 1
Einfluss der Modulation langsamer Oszillationen im Schlaf auf schlafabhängige Gedächtniskonsolidierung
Autoren
Erscheinungsjahr
Intervention
Ergebnisse & Fazit
Ngo, Claussen, Born und Mölle [21]
2013
Design:
Intrasubjekt-Design
– Verzögerter Einschlafzeitpunkt bei 0,8 Hz-Stimulation vs. Sham und zufällige Stimulation
– Spindelpower reduziert während 0,8 Hz-Stimulation vs. Sham
– Keine Erhöhung der SO-Power während wach und kurz nach einschlafen → Gehirn-Zustandsabhängigkeit der Wirksamkeit der Stimulation
– Erhöhung der mittleren SO-Power zeitlich gebunden an Beginn der Schlafphase N2, am konsistentesten im Vergleich mit Sham
– Stärkere Depolarisation der positiven Halbwelle und nach negativer Halbwelle der langsamen Oszillation unter 0,8 Hz-Stimulation verglichen mit anderen Bedingungen
Fazit: Auditorische regelmäßige Stimulation kann endogenen SO-Rhythmus auf externalen Rhythmus trainieren
Methode:
Offline-Detektion der SOs
Bedingungen:
i) Ton-Stimulation mit 0,8 Hz Frequenz
ii) Töne in zufälliger Reihenfolge
iii) Sham (keine Töne in Kontrollbedingung)
Design: Zwischensubjekt
Beginn der Stimulation, bevor Licht ausgemacht wird
Ngo, Martinetz, Born und Mölle [22]
2013
Design:
Intrasubjekt-Design
– Erhöhung der Aktivität langsamer Oszillationen für Stimulation vs. Sham
– Erhöhung der phasen-verbundenen Spindelaktivität während des SO-Zyklus
– Stimulation außerhalb der Phase endogener langsamer Oszillationen ist uneffektiv
– Erhöhung der deklarativen Gedächtniskonsolidierung
Fazit: Präzises Timing der Impulse in Phase mit auftreten der Up-State langsamer Oszillationen wichtig
Methode:
Online-Detektion einer negativen Halbwelle, während Nachtschlaf, Stimulation während positiver Halbwelle
Bedingungen:
i) Stimulation In Phase mit langsamer Oszillation
ii) Sham
Cox, Korjoukov, de Boer und Talamini [7]
2014
Design:
Intersubjekt-Design
– Stimuli in beiden Schlafbedingungen führten zu früher positiver Komponente
– Gefolgt von scharfer, Down-State-vergleichbarer Auslenkung, mit hoher Amplitude bei etwa 600 ms
– Stimulation in Up-State vs. Down-State zeigte erhöhte Aktivität im Spindel/Betaband sowie eine erhöhte Up-State-Amplitude, dann schnelle und scharfe Down-State, gefolgt von einer späten positiven Komponente
– Stimulation in Down-State vs. Up-State evozierte eine kleine positive Auslenkung, gefolgt von einer verspäteten, stark ausgeprägten Down-State
Fazit: Entwicklung eines Algorithmus, womit Töne in beliebiger Phase präsentiert werden können
Methode:
Vorhersage langsamer Oszillationen in Echtzeit
Bedingungen:
i) Präsentation von 20 Stimuli während Up-State der langsamen Wellen
ii) Präsentation von 20 Stimuli während Down-State der langsamen Wellen
iii) Präsentation von 20 Stimuli in Wachzustand
Stimulation:
Insgesamt 60 alltagsrelevanten Stimuli (z. B. Schritte, Türklingel, …)
Ngo, Miedema, Faude, Martinetz, Mölle und Born [23]
2015
Design:
Intersubjekt-Crossover-Design
Studie 1:
Driving Stimulation vs. Sham:
– Verlängerte SO-Trains,
– Erhöhte SO-Amplitude,
– Gesteigerte Up-State-Phasen-verbundene Spindelaktivität,
– Gesteigerte Gedächtnisleistung über Nacht
Studie 2:
Driving Stimulation vs. 2‑Klick-Stimulation
– Driving Stimulation erhöhte Spindelamplitude nur beim ersten Klick
– Kein Unterscheid in Länge der SO-Trains
– >2 Klicks führt nicht zu zusätzlicher Erhöhung der Gesamtanzahl der SOs und SO-Amplitude
– Schnell verschwindende phasenverbundene Spindelaktivität in Driving Stimulation
Fazit: Driving Stimulation ist effektiv, aber übersteigt die Effekte der 2‑Klick-Stimulation nicht. Dies spricht für Mechanismus, der Hypersychnronizität während SO-Aktivität verhindert
Methode:
Online-Detektion einer negative Halbwelle während Nachtschlaf, Stimulation während positiver Halbwelle
Bedingungen:
Studie 1:
i) Driving Stimulation
ii) Sham
Studie 2:
i) Driving Stimulation
ii) 2-Klick-Stimulation
Driving Stimulation:
Präsentation des Klicks gefolgt von Detektion eines erfolgreichen SO-negativ Peaks innerhalb 1 s danach. Für jeden erfolgreichen Klick wurde Schwelle (initialer Schwellenwert > −80 µV) um 20 % zum vorherigen Klick heruntergesetzt, wenn Schwelle innerhalb einer Sekunde nicht mehr überschritten wurde, dann für 2,5 s Pause
2‑Klick Stimulation:
Feste Intervalle zwischen 1. und 2. Klick von 1,075 s, dann pausiert Algorithmus für 2,5 s
Ong, Lo, Chee, Santostasi, Paller, Zee und Chee [27]
2016
Design: Intrasubjekt-Design
Stimulation vs. Sham:
– Erhöhung der Amplitude der langsamen Wellen (SW + Delta)
– Erhöhung Thetaaktivität
– Erhöhung der Spindelaktivität zeitlich beschränkt auf nachfolgende SW-Up-State-Peaks
– Verringerte Vergessensquote der Wortpaare
Fazit: Effekte auch bei Stimulation während Mittagsschlaf möglich. Einfluss auf deklarative Gedächtniskonsolidierung durch Stimulation einer langsamen Oszillation bei geringerem Amplituden-Kriterium als üblich
Methode:
Online-Detektion einer negativen Halbwelle während Nickerchen am Tag, Stimulation während positiver Halbwelle
Bedingungen:
i) 5-Ton-Stimulation
ii) Sham-Stimulation
5‑Ton-Stimulation:
Stimulation in 5‑Ton-Blöcken, synchronisiert mit Up-State der SO, dann 5 langsame Wellen Pause, dann wieder Stimulation; Stimulation sind 50 ms Bursts mit „pink noise“;
Schwelle für Detektion einer langsamen Oszillation bei Peak-to-Peak-Amplitude von > 40 µV
Santostasi, Malkani, Riedner, Bellesi, Tononi, Paller und Zee [37]
2016
Design:
Intrasubjekt-Design
– PLL effektive Methode, um langsame Wellen zu rekonstruieren
– PLL kann korrekte Phase für akustische Stimulation determinieren
Fazit: Adaptiver Feedback-Algorithmus (adaptiert sich an individuelle Charakteristika der SW).
Modelliert Slow-Wave Aktivität über eine zeitlich ausgedehnte Periode.
Jedoch sehr geringe Stichprobe von N = 5
Methode:
Online-Detektion-Phase-locked Loop (PLL) Stimulation; Detektiert nicht nur eine einzelne langsame Welle, sondern modelliert die SW-Aktivität über ausgedehntere Zeitperiode
Bedingungen:
i) 1 Nickerchen mit auditorischer Stimulation
ii) 1 Nickerchen Sham-Stimulation
Weigenand, Mölle, Werner, Martinetz und Marshall [45]
2016
Design:
Single-blind, Counter-balanced Crossover-Design
– 3-Klick-Stimulation evozierte langsame Oszillation und erhöhte deren Power
– 3-Klick-Stimulation verringerte die Power langsamer und schneller Schlafspindeln
– Nur 1. Klick führte zu einer starken Antwort in der Spindelaktivität
– Bezogen auf die gesamte Stimulationsphase zeigte sich eine höhere Power der langsamen Oszillationen und im Delta-Frequenzbereich, wohingegen die Power in den langsamen und schnellen Spindelbändern reduziert war
– Open-loop Stimulation nahm keinen Einfluss auf die Gedächtniskonsolidierung
– Probanden verbrachten mehr Zeit im Tiefschlaf (N3) während der Nacht mit auditorischer Stimulation im Vergleich zur Nacht mit Sham-Stimulation
Fazit: Open-Loop-Stimulation kann Power der langsamen Oszillationen erhöhen, geht aber mit einer Verringerung der Spindelpower einher. Timing der Stimulation ist entscheidend für positive Effekte auf Gedächtniskonsolidierung, Erhöhung der langsamen Oszillationen ohne Erhöhung der Spindeln scheint nicht auszureichen
Methode:
Open-Loop-Stimulation (modifiziert von [22, 23]): Rhythmisch Darbietung von Tönen in Phase, aber zu einem zufälligen Zeitpunkt der SO
Bedingungen:
i) 1 Nacht 3‑Klick-Stimulation
ii) 1 Nacht Sham-Stimulation
3‑Klick Stimulation:
Ein Klick entspricht ca. 50 ms Darbietung eines Tons. Zeit zwischen 1. und 2. Klick entspricht der individuellen mittleren Dauer zwischen 1. Klick und maximalem Peak der positiven Halbwelle, frontal detektiert (die mittlere Dauer wurde während der Adaptionsnacht ermittelt). ISI zwischen 2. und 3. Klick ist 1,075 s (nach [22])
Palambros, Santostasi, Malkani, Braun, Weintraub, Paller und Zee [29]
2017
Design:
Intrasubjekt-Crossover-Design
Stimulation vs. Sham:
– Erhöhung der SW-Aktivität, beginnend 500 ms post Stimulus
– Insgesamt SW-Aktivität und Spindelaktivität erhöht während Stimulationsintervallen verglichen mit entsprechenden Sham-Intervallen
– Mehr verbrachte Zeit im Tiefschlaf und geringere Einschlaflatenz in Sham-Bedingung, aber Schlafeffizienz höher in Stimulations-Bedingung
– Erhöhung der Thetaaktivität durch Stimulation
– Zusammenhang zwischen Erhöhung der SW-Aktivität und Abrufleistung
– Kein Zusammenhang zwischen schneller Spindelaktivität und deklarativer Abrufleistung
Fazit: Methode auch anwendbar bei älteren Probanden, um die SW-Aktivität zu erhöhen
Methode:
Algorithmus von Santostasi et al. [37]
Bedingungen:
i) 1 Nacht auditorische Stimulation
ii) 1 Nacht Sham
Crossover-Design, randomisiert
Auditorische Stimulation:
Blocks von 5 Tönen, jeweils 50 ms dargeboten, ISI = 1,2 s. Anschließend Intervall ohne Stimulation
Einzige Studie bei älteren Probanden (60–84 Jahre)
Ong, Patanaik, Chee, Lee, Foh und Chee [28]
2018
Design:
Counter-balanced Crossover-Design, nach Nacht mit Schlafrestriktion (4 h Bettzeit)
– Deutlich geringere Anzahl langsamer Oszillationen in Stimulation vs. Sham-Bedingung
– Langsame Oszialltionen erhöht nach Stimulation
– Ausmaß der Erhöhung langsamer Oszialltionen korreliert mit erhöhter Erinnerungsleistung
– Aktivierung des Hippocampus während Encoding assoziiert mit Erhöhung der langsamen Oszillationen
– Einschlaflatenz höher in Sham-Bedingung
Methode:
Auditorische Stimulation während SO-Up-States, fMRI während Enkodierphase von Bildern nach Mittagsschläfchen
Bedingungen:
i) Stimulation während 90-minütigem Mittagsschläfchen
ii) Sham Stimulation während 90-minütigem Mittagsschläfchen
Stimulation:
Töne präsentiert in 2‑On-, 2‑Off-Blöcken während N2 und N3
Ngo, Seibold, Boche, Mölle und Born [24]
2019
Design:
Intrasubjekt-Crossover-Design
– Spindelstimulation führte nicht direkt zur Erhöhung endogener Spindelaktivität während SO-Up-States
– Beide Stimulationen führten zu einer resonanten SO-Antwort,
– begleitet von Erhöhung der Spindelpower phasen-verbunden mit dem SO-Up-State
– Kein Einfluss auf Gedächtniskonsolidierung
– Schlafdauer in Nacht mit Spindelstimulation gegenüber Sham leicht erhöht
Fazit: Spindelstimulation zeigt ähnliche Effekte wie auditorische Closed-Loop-Stimulation bzw. der langsamen Oszillationen, jedoch keinen Effekt auf die deklarative Gedächtniskonsolidierung
Methode:
Online-Detektion einer negativen Halbwelle während Nachtschlaf, Stimulation während positiver Halbwelle
Bedingungen:
i) Auditorische Spindelstimulation
ii) Arrhythmische auditorische Stimulation
iii) Sham-Stimulation
Spindelstimulation:
Nachahmung der Spindelaktivität nach Detektion eines Peaks einer negativen Halbwelle
Arrhythmische Stimulation:
7 kurze Klicks während Peak der positiven Halbwelle
Prehn-Kristensen, Ngo, Lentfer, Berghäuser, Brandes, Schulze, Göder, Mölle Baving [30]
2020
Design:
Doppelblind, Placebo-kontrolliertes Design
– SO-Aktivität durch Stimulation erhöht in Patienten und gesunden Probanden
– Gedächtnisleistung nach Stimulation nur bei gesunden Kindern gesteigert
– Reaktionszeit in prozeduraler Aufgabe sowie in Aufgabe bzgl. Arbeitsgedächtnis in Patienten nach Stimulation (vs. Sham) verbessert, aber nicht in der Kontrollgruppe
– Mehr verbrachte Zeit in Schlafstadium 2 (N2) bei Patienten während Sham-Nacht verglichen mit der Stimulationsnacht
Fazit: Erhöhung der SO-Amplitude durch auditorische Closed-Loop-Stimulation sowohl bei gesunden Kindern als auch bei Kindern mit ADHS
Methode:
Closed-Loop-Stimulation, Online-Detektion endogener SOs (nach [22])
Bedingungen:
i) 1 Nacht Stimulation
ii) 1 Nacht Sham
Studie bei Jungen (8–12 Jahre) ohne und mit ADHS
Wei, Krishnan, Marshall, Martinetz und Bazhenov [44]
2020
Design:
Thalamokortikales Netzwerkmodell (aufbauend auf früheren Arbeiten; [11, 42, 43])
Teil 1:
– Stimulation 500 ms nach Detektion eines Down-State führte zu maximalen synaptischen Veränderungen und maximaler Leistungssteigerung
Teil 2:
– Stimulation in optimaler Phase führte zu leicht höherer SO-Power und zu einer leicht höheren SO-Peak-Frequenz
– Beide Stimulationen führten zu einer höheren SO Power, besserer Lernleistung
Fazit: Closed-Loop-Stimulation während Down-State, kurz vor Übergang zu Up-State zeigte stärksten Einfluss auf SO-Parameter und steigerte Abrufleistung am stärksten
Teil 1
Methode:
Closed-Loop-Stimulation: Detektion eines Down-States, Detektion eines Up-States
Bedingung:
i) Cue präsentiert mit 0, 100, 200, 300, 400 oder 500 ms Verspätung nach Up-State
ii) Cue präsentiert mit 0, 100, 200, 300, 400 oder 500 ms Verspätung nach Down-State
Cue: auditorisch präsentierte Abfolge von Buchstaben
Teil 2
Bedingungen:
i) Stimulation in der optimalen Phase, vorhergesagt durch das Modell
ii) 2-Klick-Stimulation (Ngo et al. [23])
iii) Sham (keine Stimulation)
SO (= Slow Oscillation) steht für langsame Oszillationen, ISI (= Interstimulus Intervall) gibt die Zeit zwischen zwei Reizen an, SW (= Slow Wave) steht für langsame Wellen. fMRI = funktionelle Magnetresonanztomografie; ADHS = Aufmerksamkeitsdefizit- und Hyperaktivitätssyndrom
Zusammengefasst zeigen die dargestellten Studien eine erfolgreiche Erhöhung der Up-State-Amplitude natürlich auftretender langsamer Oszillationen und der Anzahl langsamer Oszillationen pro Zeit. Zusätzlich konnten Effekte bezüglich der phasen-verbundenen Erhöhung im Frequenzband der Schlafspindeln gefunden werden [24, 29]. Insgesamt konnte ein positiver Zusammenhang der Erhöhung von verschiedenen Parametern langsamer Oszillationen mit deklarativer Gedächtnisleistung gefunden werden [22]. Befunde bezüglich prozeduraler Gedächtniskonsolidierung gehen aus diesen Studien nicht hervor.
Auch eine Analyse (und ggf. Modulation) kortikaler Wellenphänomene im Wachzustand erscheint möglich. Im Rahmen einer Studie wurde ein System getestet, das die Wachheit von Autofahrern durch das Ableiten ihrer Gehirnwellen automatisch detektiert [13]. Bei aufkommender Schläfrigkeit startet das System individuell ausgewählte Musik. Erste experimentelle Befunde weisen auf einen vorteilhaften Effekt dieses Systems bezüglich der Reduktion von Schläfrigkeit beim Autofahren hin [13].

Auditorische Stimulation als Behandlungsoption

In den vorgestellten Studien liegt der Forschungsschwerpunkt auf der Erhöhung langsamer Oszillationen im Zusammenhang mit deklarativer Gedächtniskonsolidierung während des Schlafs. Allgemeinere Schlafparameter, wie die Schlafdauer, Tagesmüdigkeit oder durchschnittliche Einschlaflatenz wurden nicht als primäre Zielgrößen verwendet. Es besteht jedoch die Hoffnung, dass sich vielversprechende erste Ergebnisse aus Studien zu vergleichbaren Verfahren wie der TMS [18] auch auf die auditorische Stimulation übertragen lassen.
Die Möglichkeit, die Aktivität langsamer Oszillationen durch nichtinvasive Methoden zu erhöhen, kann für die Behandlung von chronischen Schlafstörungen wie der Insomnie trotzdem von hoher klinischer Bedeutung sein. Dabei erscheint eine Behandlung mit dieser Methode zunächst etwas paradox, denn grundsätzlich können Geräusche den Schlaf stören, wie etwa der Lärm einer Baustelle vor dem Haus [3]. Andererseits wird das Hören entspannender Musik beim Zubettgehen von zahlreichen Patienten mit Insomnie erfolgreich als Selbsthilfeintervention genutzt [10, 16]. Letztlich wäre aber weniger das bewusste Hören der Töne, als vielmehr eine unbewusste Aktivierung des Gehirns in an Schlaffrequenzen angepasster Rhythmik der zugrunde liegende Wirkmechanismus.

Fazit für die Praxis

  • Die kognitive Verhaltenstherapie der Insomnie ist laut Leitlinien der Goldstandard zur Insomniebehandlung, jedoch fehlen Behandlungsangebote in ausreichend großer Zahl. Die medikamentöse Behandlung kommt aufgrund von Nebenwirkungen und geringer langfristiger Wirksamkeit nur für eine kurzzeitige Behandlung in Frage. Zudem gelingt nicht immer eine vollständige Remission. Innovative Verfahren wie die Modulation der Gehirnaktivität mittels auditorischer Stimulation sollten daher auf ihre Effektivität bei Insomnie überprüft werden.
  • Die Verstärkung langsamer Oszillationen im Tiefschlaf mittels gezielter auditorischer Stimulation ist möglich und kann schlafabhängige Prozesse wie die Gedächtniskonsolidierung beeinflussen.
  • Trotz bestehender Hinweise gibt es bisher keine Studie zur Wirksamkeit auditorischer Stimulation zur Verbesserung des Schlafs bei Patienten mit Insomnie.

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt

S.R. Schmid, C. Nissen, D. Riemann, K. Spiegelhalder und L. Frase geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.
Open Access Dieser Artikel wird unter der Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz veröffentlicht, welche die Nutzung, Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung und Wiedergabe in jeglichem Medium und Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle ordnungsgemäß nennen, einen Link zur Creative Commons Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden.
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Literatur
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Zurück zum Zitat Krone L, Frase L, Piosczyk H, Selhausen P, Zittel S, Jahn F, Kuhn M, Feige B, Mainberger F, Klöppel S, Riemann D, Spiegelhalder K, Baglioni C, Sterr A, Nissen C (2017) Top-down control of arousal and sleep: Fundamentals and clinical implications. Sleep Med Rev 31:17–24. https://doi.org/10.1016/j.smrv.2015.12.005CrossRefPubMed Krone L, Frase L, Piosczyk H, Selhausen P, Zittel S, Jahn F, Kuhn M, Feige B, Mainberger F, Klöppel S, Riemann D, Spiegelhalder K, Baglioni C, Sterr A, Nissen C (2017) Top-down control of arousal and sleep: Fundamentals and clinical implications. Sleep Med Rev 31:17–24. https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​smrv.​2015.​12.​005CrossRefPubMed
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Zurück zum Zitat Schabus M, Dang-Vu TT, Heib DPJ, Boly M, Desseilles M, Vandewalle G, Schmidt C, Albouy G, Darsaud A, Gais S, Degueldre C, Balteau E, Phillips C, Luxen A, Maquet P (2012) The fate of incoming stimuli during NREM sleep is determined by spindles and the phase of the slow oscillation. Front Neur. https://doi.org/10.3389/fneur.2012.00040CrossRef Schabus M, Dang-Vu TT, Heib DPJ, Boly M, Desseilles M, Vandewalle G, Schmidt C, Albouy G, Darsaud A, Gais S, Degueldre C, Balteau E, Phillips C, Luxen A, Maquet P (2012) The fate of incoming stimuli during NREM sleep is determined by spindles and the phase of the slow oscillation. Front Neur. https://​doi.​org/​10.​3389/​fneur.​2012.​00040CrossRef
39.
Zurück zum Zitat Steriade M, Timofeev I (2003) Neuronal plasticity in thalamocortical networks during sleep and waking oscillations. Neuron 37(4):563–576CrossRef Steriade M, Timofeev I (2003) Neuronal plasticity in thalamocortical networks during sleep and waking oscillations. Neuron 37(4):563–576CrossRef
Metadaten
Titel
Auditorische Stimulation während des Schlafs
verfasst von
S. R. Schmid
C. Nissen
D. Riemann
K. Spiegelhalder
Dr. med. L. Frase
Publikationsdatum
01.09.2020
Verlag
Springer Medizin
Schlagwort
Insomnie
Erschienen in
Somnologie / Ausgabe 1/2021
Print ISSN: 1432-9123
Elektronische ISSN: 1439-054X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11818-020-00255-8

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