Инсомния — одно из самых распространенных расстройств сна в современном обществе. Изначально доминирующим подходом к его коррекции была фармакотерапия, однако достаточно быстро выяснились недостатки данного подхода: сопутствующее ухудшение памяти и привыкание (при длительном приеме лекарственных препаратов), увеличение риска обструктивного апноэ, аллергические реакции, желудочно-кишечные расстройства и др.

Поэтому в настоящее время продолжаются исследования неинвазивных средств улучшения сна. К ним относятся технологии на основе воздействия физических факторов различной природы: звуковой, электромагнитной стимуляции и использование иных средств, подробному описанию которых посвящены специальные обзоры [1]. К этой группе относятся также стимулы на основе низкочастотных звуковых биений, принцип действия которых, как и некоторых других неинвазивных средств, основан на гипотезе навязывания ритма (НР) электроэнцефалограммы (ЭЭГ) на частоте биений (обычно 1—4 Гц). В частности, используют и обычные акустические, или монауральные, биения (МБ), и так называемые бинауральные биения (ББ). Достоинства и недостатки гипотезы НР описаны в работе D. Shumov и соавт. [2].

В раннем пилотном исследовании [3] нами наблюдалось достоверное различие эффективности МБ и ББ для снижения латентности сна (ЛС). С другой стороны, в более поздней работе [4] проведено дополнительное сравнение эффективности МБ и ББ на большой группе испытуемых и сделан вывод, что их эффективность примерно одинакова. Этот вывод заслуживает доверия, учитывая большой объем выборки (более 200 испытуемых) и соответствие его гипотезе НР. Вместе с тем выявленные расхождения могут быть объяснены отсутствием в данном эксперименте контролируемых условий.

Еще одной группой методов, улучшающих сон и, безусловно, лидирующих по популярности в данной категории, являются методы психотерапии и поведенческой психокоррекции [5]. По результатам исследований, их эффективность не уступает фармакотерапии [6]; при этом, если эффект фармакотерапии быстро исчезает с окончанием приема препаратов, то результаты психотерапии в отношении нормализации сна остаются надолго [7]. К психотерапии относят и разнообразные суггестивные методы расслабления, направленные на уменьшение соматического возбуждения и активацию парасимпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС). В их числе прогрессирующая мышечная релаксация, аутогенная тренировка и подобные им методы.

Судя по имеющимся данным суггестивные приемы расслабления широко применяются для улучшения сна [8]. Тем не менее в большинстве исследований для оценки эффективности психотерапии применяются исключительно субъективные методы психологического тестирования. На основании этого объективное сравнение эффективности суггестивных методов и физических факторов воздействия, таких как аудиостимулы на основе ББ, представляет особый интерес.

Цель исследования — проверка гипотезы о различии трех средних значений ЛС при засыпании: в сопровождении аудиостимулов на основе бинауральных биений (ББ); после прослушивания суггестивных инструкций по расслаблению тела; в сопровождении аудиостимулов на основе ББ после прослушивания суггестивных инструкций по расслаблению тела.

Материал и методы

В исследовании приняли участие 85 студентов медицинского факультета РУДН (в возрасте от 18 до 32 лет; средний — 21,0±2,5 года). С каждым из них было подписано информированное согласие на участие, а также на обработку персональных данных в соответствии с Федеральным законом от 27.07.06 №152-ФЗ и проведено по 4 опыта. Каждый опыт был проведен в интервале с 21 до 24 ч в разные дни и длился 1 ч. Каждый участник заполнял онлайн анкету с указанием адреса электронной почты для регистрации и установления связи с организаторами исследования.

В исследовании были использованы 4 аудиостимула (рис. 1): 1) монотонный звук на основе ББ, идентичный использованному в работе [4]; этот стимул предъявляли непрерывно на протяжении всего опыта; 2) аудиозапись суггестивных инструкций по расслаблению тела длительностью 10 мин; это была стандартная методика расслабления под условным названием «сканирование тела» (СТ) [9]; примерное содержание инструкций: первые 3,5 мин — наблюдение за дыханием, затем еще 1,5 мин — наблюдение за мыслями, затем — команды на расслабление тела, начиная с головы; 3) та же самая аудиозапись инструкций по расслаблению, но в комбинации с фоновым звуком (1) на основе ББ (СТ+ББ); 4) монотонный звук без биений (имитация, ИМ), также использованный в работе [4]; этот стимул предъявлялся непрерывно на протяжении всего опыта.

Рис. 1. Схема предъявления стимулов.

(1), (2), (3), (4) — нумерация стимулов, соответствующая описанию в тексте статьи. Первые 10 мин был монотонный звук, или вербальные инструкции, или оба вместе. Далее и до конца — только монотонный звук (ББ или ИМ) либо тишина, на фоне которых тем не менее подавались контрольные звуковые сигналы, на которые надо было реагировать касанием экрана смартфона.

Спектральные характеристики стимулов: ББ — левый канал 248 Гц; правый канал 252 Гц, с наложением на оба канала розового шума; СТ — никаких фоновых звуков нет; СТ+ББ — фоновый звук идентичен стимулу ББ; ИМ — частота 250 Гц, симметрично как по левому каналу, так и по правому, с наложением розового шума, как в случае ББ.

Мощность всех аудиостимулов составляла 6 Дб. При указанных выше спектральных характеристиках у стимула ИМ биения не должны быть слышны, у стимула ББ должны ощущаться биения (бинауральные) с частотой 4 Гц, но только при использовании стереонаушников. Таким образом, стимулы ИМ и ББ представляли практически неотличимый по высоте звук.

Опыт с предъявлением стимула (4) — ИМ — всегда шел по счету первым (вводное задание). Его результаты не учитывались при статистической обработке. Он служил для освоения испытуемыми процедуры исследования. Очередность опытов с использованием остальных трех стимулов была организована по случайной контрбалансированной схеме.

Отслеживание процесса засыпания испытуемых. Ввиду привлечения большого числа участников в течение короткого промежутка времени регистрировать у них электрофизиологические параметры не представлялось возможным. Вместо этого был использован тест засыпания, схожий с психомоторным тестом, предложенным в работе В.Б. Дорохова [10], и адаптированный для смартфона на операционной системе (ОС) Андроид. Для его реализации было написано четыре версии специального приложения, идентичных по функционалу, но отличающихся видом предъявляемого аудиостимула.

После регистрации испытуемого ему высылали по электронной почте ссылку на приложение с первым, вводным упражнением (файл *.apk), которое использовало аудиостимул ИМ, описанный выше. Испытуемый должен был установить это приложение на личный смартфон или планшет. После запуска приложения он должен был ввести в стартовом окне свой личный идентификатор студента (id), пол, возраст и электронную почту. Затем — занять удобное положение и одеть стереонаушники. После нажатия кнопки «старт», включалось воспроизведение аудиостимула. Через 10 мин после старта через случайные интервалы времени от 7 до 13 с (для противодействия эффекту монотонии) начинал подаваться контрольный звуковой сигнал, на который испытуемый должен был отреагировать, подняв палец с экрана смартфона и снова опустив. Пропуски отклика на контрольный сигнал свидетельствовали о потере бдительности, предшествующей засыпанию. Пропущенные шесть откликов подряд считали признаком наступления сна. Согласно работе V. Dorokhov и соавт. [11], такие интервалы нарушения психомоторной деятельности соответствуют 2-й стадии сна, с присущими ей K-комплексами и острыми волнами. Таким образом, за ЛС принимали время последнего отклика на контрольный сигнал, предшествовавшего первой серии из шести пропусков (в дальнейшем отклики могли возобновиться).

Через 1 ч приложение останавливалось (если не было ранее остановлено принудительно), и на электронный адрес организаторов исследования отправлялся автоматически сформированный отчет. Отчет представлял собой электронную таблицу с внесенными при регистрации id испытуемого, его возрастом, полом и электронной почтой, а также с id устройства, временем начала опыта и типом стимула. Кроме того, он содержал временны́е отметки подачи контрольного сигнала и откликов испытуемого.

После верификации отчета о вводном опыте испытуемому высылали ссылку на новое приложение, которое устанавливалось в виде обновления предыдущего, и проводили новый опыт по описанной выше схеме. В случае успешной верификации отчета о втором опыте высылали ссылку на третье, а затем на четвертое приложение. Очередность их определялась по случайной контрбалансированной схеме. Второе, третье и четвертое приложения содержали аудиостимулы (1), (2) и (3). В случае успешной верификации всех четырех отчетов испытуемому отправляли письмо с сообщением об успешном окончании исследования.

Для автоматизированной предобработки данных была написана программа на языке Python 3.7. В результате предобработки все отчеты испытуемых были консолидированы в таблицу со следующими столбцами: id устройства, тип стимула, пол, id, e-mail испытуемого, время начала записи и ЛС. На основе этих данных для каждого из трех исследуемых стимулов вычисляли среднее по группе количество откликов на контрольный сигнал на последовательных 5-минутных эпохах с шагом 30 с: 1-я эпоха — от 10 до 15 мин, 2-я — от 10,5 до 15,5 мин и т.д. (рис. 2, а). ЛС определяли по признаку отсутствия отклика на шесть последовательных контрольных сигналов, как и в данной работе [11].

Рис. 2. Сравнение средних значений ЛС и уровней достоверности для трех видов звукового стимула.

а — распределение среднего количества откликов испытуемых (n=63) на контрольный сигнал по эпохам длительностью 5 мин с шагом 30 с в зависимости от времени от начала опыта и вида стимула. Обращают на себя внимание моменты выхода кривых на горизонтальное «плато», которые хорошо согласуются со средними по группе значениями ЛС (отмечены тремя вертикальными линиями); б — уровень достоверности попарных различий между средними значениями количества откликов на контрольный сигнал за ту же 5-минутную эпоху (t-тест) в зависимости от сочетания стимулов и времени. Показан пунктиром уровень p=0,05.

Не все испытуемые смогли пройти все этапы исследования полностью. Неполные данные было решено анализировать в рамках линейной статистической модели со смешанными эффектами. Из выборки были удалены испытуемые, не продемонстрировавшие признаков засыпания в ¹/₂ проведенных с ними опытов (ЛС >3000 с). Также были удалены испытуемые с ЛС во всех опытах <10 мин (т.е. они спали на момент начала контрольных сигналов). Оставшиеся 160 записей от 63 испытуемых (27 мужчин, 36 женщин) были проанализированы с помощью пакета R 4.3.2 [12].

Результаты

Для анализа результатов при помощи библиотеки nlme пакета R 4.3.2 [13] применена линейная регрессионная модель в соответствии со структурой:

latency ~ Stim.type·Gender, data, random=~1/name,

где 3 фиксированных фактора — тип стимула (Stim.type), пол испытуемого (Gender) и их взаимодействие, и 1 случайный — id испытуемого (name).

Влияние фиксированных факторов в соответствии с этой моделью: стимул — 0,019 (p<0,05; статистически значимо), пол испытуемого — 0,333 (p>0,05), стимул·пол — 0,353 (p>0,05).

Для сравнения средних ЛС по видам стимула модель необходимо было немного упростить, исключив фактор пола и его взаимодействие, что незначительно снижает ее качество (Akaike information criterion, AIC, в данном случае равен 2503 против 2469 при учете фактора пола). Полученные в соответствии с упрощенной моделью средние значения ЛС (см. рис. 2, а) и уровни достоверности (рис. 2, б) приведены в таблице.

Уровень достоверности попарных различий между средними значениями ЛС для трех видов звукового стимула

Примечание. * — статистически значимые различия на уровне p<0,01.

Обсуждение

Полученные результаты подтверждают гипотезу о том, что использованные в данном исследовании аудиостимулы различаются по степени влияния на ЛС. Можно сделать вывод, что ЛС после предъявления стимула СТ+ББ была достоверно ниже, чем в случае изолированного стимула ББ (средние значения ЛС 1149 с против 1469 с, p<0,01). Эти различия, очевидно, обусловлены вербальными инструкциями по расслаблению, присутствовавшими в первом случае. В пользу определяющей роли этого фактора свидетельствует и тенденция снижения ЛС в случае стимула СТ, состоявшего исключительно из вербальных инструкций в первые 10 мин, по сравнению с ББ (ЛС 1269 с против 1469 с, p=0,077). Обращает на себя внимание и взаимное усиление эффективности при совместном использовании звука на основе бинауральных биений и вербальных инструкций (стимул СТ+ББ). Таким образом, наложение звука с эффектом ББ на вербальные инструкции по расслаблению значительно повышает эффективность последних, в то время как при изолированном использовании стимулы на основе ББ оказывают весьма слабое влияние на сон [4].

Заключение

Для дальнейших исследований стоит отметить удобство и простоту разработанной нами платформы на основе бытовых мобильных устройств, которая позволяет путем простой адаптации изучать влияние различных факторов на процесс засыпания в больших популяционных группах.

Полученные данные могут представлять собой теоретическую основу для создания линейки устройств и программного обеспечения для успешной немедикаментозной коррекции нарушений процессов засыпания.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.