RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Gli effetti della deprivazione di sonno sull'apprendimento di abilità procedurali e sulle performance cliniche e cognitive nei medici specializzandi: la funzione protettiva di brevi periodi di sonno

Università di riferimento

Università degli Studi di TRIESTE - PSICOLOGIA - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Corrado Cavallero

Descrizione

L’unità di Trieste si propone di valutare, utilizzando un disegno sperimentale condiviso con le altre unità, l’impatto della deprivazione di sonno sulle capacità di processamento cognitivo dei giovani medici, costretti nella loro attività di formazione ospedaliera ad un impegno non di rado esteso in orario notturno. Lo studio andrà ad indagare non soltanto l’eventuale peggioramento temporaneo, immediatamente successivo alla veglia prolungata, ma anche i possibili effetti differiti e persistenti nel tempo (dopo una notte di recupero e successivamente ad una settimana di normale ritmo sonno-veglia). E’ infatti possibile che una deprivazione totale di sonno della durata di 24 ore abbia conseguenze sui processi di acquisizione e di consolidamento delle abilità legate allo svolgimento dei tests presentati, ovvero sulla capacità dell’individuo di familiarizzare con un compito e di sviluppare delle strategie che gli consentano un progressivo miglioramento nel tempo. Si intende anche affrontare la questione della possibile efficacia di una strategia di napping contro gli effetti negativi della perdita di sonno, considerando la possibile interazione tra la presenza del nap e la sua posizione nell’arco delle 24 ore. Verranno poi considerati due fattori che potrebbero influire sulle suddette variabili. In primo luogo si confronteranno le prestazioni di due distinti gruppi di specializzandi iscritti rispettivamente al secondo ed al quarto anno della scuola di specializzazione per verificare se, come avviene nel lavoro a turni, una prolungata esperienza di sleep loss consente ai giovani medici del IV anno di adottare delle strategie o delle tecniche che permettano di ridurne gli effetti negativi. I gruppi saranno anche bilanciati per genere in modo da osservare eventuali differenze tra maschi e femmine.
L’interesse per i processi cognitivi di livello più elevato, le cosiddette “funzioni esecutive”, è strettamente legato alle caratteristiche del settore lavorativo indagato. I giovani medici, oltre a dover mantenere un livello di attenzione costantemente efficiente, sono quotidianamente alle prese con compiti clinici completamente nuovi. Devono confrontarsi quindi con procedure e informazioni sempre diverse tra loro e ancora non pienamente acquisite e consolidate. E’ evidente l’importanza, in questo settore, della capacità di evitare distrazioni e stimoli irrilevanti, o di interrompere un’azione già iniziata e rivelatasi errata per correggerla in tempo. Quest’ultima capacità è particolarmente rilevante in ambito sanitario. E’ necessario però fare riferimento ai modelli messi a punto nell'ambito delle scienze cognitive per poter ottenere dati che vadano al di là di una generica conclusione legata a non meglio precisati deficit attentivi (Kjellberg, 1977).
Per quanto riguarda l’attenzione, è particolarmente promettente il modello sviluppato da Posner (Posner & Raichle, 1994; Posner & Petersen, 1990) che prevede la presenza di tre reti funzionalmente e anatomicamente distinte: a) l’orienting, che consiste nello spostamento dell’attenzione verso un determinato stimolo; b) l’alerting, inteso come la capacità di preparare e sostenere uno stato di vigilanza; c) l’executive control, ovvero la capacità di risolvere conflitti tra risposte diverse. Per valutare i tre networks, nel 2002 è stato messo a punto da Fan e collaboratori l’Attention Network Test (ANT). Si tratta di un test rapido (ha una durata di 15 minuti circa) e di facile utilizzo, basato sulla combinazione tra il Cued Reaction Time Task di Posner (1980) e il Flanker Task di Eriksen & Eriksen (1974). La scelta cade su questo compito in quanto permette di verificare simultaneamente il livello di performance (in termini di velocità e accuratezza) e l’efficienza delle tre reti attenzionali (alerting, orienting ed executive control). La possibilità/necessità di misurare con un solo strumento più aspetti dell’attenzione è dettata dal fatto che l'attenzione é una abilità cognitiva multidimensionale (Mirsky et al., 1991), e di conseguenza non è sufficiente affermare l'esistenza di una generica relazione tra perdita di sonno e attenzione (in termini quasi esclusivi di calo di vigilanza), ma è necessario specificare se alla deprivazione/riduzione di sonno segue un decadimento generalizzato di tutti i processi attentivi oppure se i decrementi osservabili sono dovuti esclusivamente alla compromissione di specifiche componenti. Grazie a questo compito è possibile inoltre ottenere delle informazioni importanti su una delle componenti principali appartenente alle funzioni esecutive, ovvero la capacità di prestare attenzione ad uno stimolo evitando gli stimoli irrilevanti circostanti (Executive Control), che in ambito ecologico si può tradurre nella capacità di evitare distrazioni.
Allo stesso modo, ciò che in ambito ecologico consiste nella capacità interrompere un’azione già iniziata ma rivelatasi errata per correggerla in tempo, a livello sperimentale trova la sua corrispondenza nel processo di inibizione di una risposta dominante. Lo Stop-signal Task è uno strumento costruito sulla base del paradigma elaborato da Logan & Cowan, lo Stop-signal Paradigm (Logan et al., 1997; Logan & Cowan, 1984). E’ un compito rapido, di durata di poco superiore ai 10 minuti, in grado di fornire una stima del processo di inibizione di una risposta dominante.
E’ un compito che può rivelarsi particolarmente utile negli studi di deprivazione di sonno in quanto il processo di inibizione fa parte delle cosiddette funzioni esecutive, ovvero di quei processi cognitivi afferenti alla corteccia prefrontale (PFC) che le ricerche degli ultimi anni hanno concluso essere specificatamente sensibili alle alterazioni del ritmo sonno-veglia (Harrison & Horne, 2000). In particolare, gli studi relativi agli effetti della mancanza di sonno su questa specifica componente esecutiva, pur essendo già stati condotti non hanno ottenuto risultati univoci. Esistono infatti sia dati che vanno a favore di un deterioramento dell’inibizione di una risposta dominante in condizioni di debito di sonno (Drummond et al., 2006) sia dati che al contrario non riscontrano alcuna differenza significativa (Jennings et al., 2003). Lo Stop-signal Task è un compito in grado di offrire una stima più sensibile rispetto ai compiti precedentemente utilizzati in letteratura (principalmente compiti del tipo go-no go), e non essendo ancora stato utilizzato in studi di deprivazione di sonno potrà fornire dati nuovi a favore dell’una o dell’altra ipotesi.
Il progetto sarà articolato in 2 fasi rispettivamente di 4 e 20 mesi.
Fase I
Questa fase sarà dedicata alla selezione di un campione di 200 volontari (100 maschi e 100 femmine) di età compresa tra i 26 e i 35 anni tra gli iscritti al II e IV anno delle scuole di specializzazione di area medica dell’Università di Trieste e dell’Università di Udine. Lo scopo è quello di ottenere 4 gruppi di 50 partecipanti, individuati dalla combinazione dei livelli del fattore genere (Femmine e Maschi) ed esposizione alla deprivazione di sonno (Bassa – specializzandi che effettuano le prime guardie notturne e Alta – specializzandi che hanno alle spalle 2/3 anni di guardia notturna). Saranno quindi individuati 4 gruppi di partecipanti: Femmine del II (F-II) e del quarto (F-IV) anno; Maschi del II (M-II) e del IV (M-IV) anno. Tutti i potenziali partecipanti alla fase successiva della ricerca saranno sottoposti a un accurato screening mediante: (a) il QDS (Violani et al., 2000) allo scopo di includere nel campione sperimentale solo soggetti che non presentino importanti disturbi del sonno; (b) le sottoscale dello Standard Shiftwork Index (Burton, Spelten, Totterdel, Folkard, Costa, 1995) relative allo stato generale di salute con l’obiettivo di escludere dalla selezione soggetti affetti da patologie mediche o che presentino punteggi borderline per quanto riguarda le scale di ansia, introversione-estroversione, depressione; (c) il MEQ (Horne e Ostberg, 1977) che consentirà di caratterizzare i soggetti in base al cronotipo (mattutino e serotino) e di escludere i tipi estremi.
Fase II
I partecipanti dei quattro gruppi (F-II, F-IV, M-II,M-IV) saranno assegnati in modo randomizzato a 5 condizioni di deprivazione di sonno, C (Controllo - nessuna deprivazione), DT (Deprivazione Totale), DNN (Deprivazione + Nap notturno), DNP (Deprivazione + Nap pomeridiano), DNNNP (Deprivazione + Nap notturno+ Nap pomeridiano), in modo tale da ottenere 40 partecipanti (10 F-II, 10 F-IV, 10 M-II e 10 M-IV) per ciascuna condizione. A loro volta i partecipanti di ciascuna condizione saranno assegnati in modo randomizzato a due condizioni di test: TM (1 sola sessione di test al mattino dopo la condizione di deprivazione o controllo) e TMP (1 sessione di test al mattino più 1 sessione di test al pomeriggio dopo la condizione di deprivazione o controllo), in modo tale da ottenere 20 partecipanti (5 F-II, 5 F-IV, 5 M-II e 5 M-IV) per ciascuna combinazione di deprivazione di sonno e condizione di test.
Nella condizione di Controllo (C), i partecipanti verranno testati per la prima volta alle ore 11/12 dopo una notte di sonno indisturbato, il sottogruppo TMP verrà testato nuovamente a poche ore di distanza (16-17), in seguito tutti verranno testati alle ore 11/12 del giorno dopo, e infine ad una settimana di distanza dalla prima sessione di test, sempre alle ore 11/12.
Nella condizione di Deprivazione Totale (DT) i partecipanti verranno testati per la prima volta alle ore 11/12 del giorno successivo ad un turno di notte, il sottogruppo TMP verrà testato nuovamente a poche ore di distanza (16-17), in seguito tutti verranno testati alle ore 11/12 del giorno dopo, e infine ad una settimana di distanza dalla prima sessione di test, sempre alle ore 11/12.
Nella condizione di Deprivazione + Nap Notturno (DNN) i partecipanti verranno testati per la prima volta alle ore 11/12 del giorno successivo ad un turno di notte durante il quale sarà loro concesso di usufruire di un sonnellino di durata compresa tra i 20 e i 45 minuti tra le 4 e le 7, il sottogruppo TMP verrà testato nuovamente a poche ore di distanza (16-17), in seguito tutti verranno testati alle ore 11/12 del giorno dopo, e infine ad una settimana di distanza dalla prima sessione di test, sempre alle ore 11/12.
Nella condizione di Deprivazione + Nap Pomeridiano (DNP) i partecipanti verranno testati per la prima volta alle ore 11/12 del giorno successivo ad un turno di notte, potranno poi usufruire di un sonnellino di durata compresa tra i 20 e i 45 minuti tra le 14 e le 15, il sottogruppo TMP verrà testato nuovamente a poche ore di distanza (16-17), in seguito tutti verranno testati alle ore 11/12 del giorno dopo, e infine ad una settimana di distanza dalla prima sessione di test, sempre alle ore 11/12.
Nella condizione di Deprivazione + Nap Notturno +Nap Pomeridiano (DNNNP) i partecipanti verranno testati per la prima volta alle ore 11/12 del giorno successivo ad un turno di notte durante il quale sarà loro concesso di usufruire di un sonnellino di durata compresa tra i 20 e i 45 minuti tra le 4 e le 7, potranno poi usufruire di un sonnellino di durata compresa tra i 20 e i 45 minuti tra le 14 e le 15, il sottogruppo TMP verrà testato nuovamente a poche ore di distanza (16-17), in seguito tutti verranno testati alle ore 11/12 del giorno dopo, e infine ad una settimana di distanza dalla prima sessione di test, sempre alle ore 11/12.
Il disegno sperimentale prevede che tutti i partecipanti vengano sottoposti a controllo attigrafico a partire dalle ore 18 del giorno precedente la notte di deprivazione/controllo fino alle 11 del giorno successivo la prima notte di recupero per un totale di circa 41 ore. Questo allo scopo di valutare la reale entità della deprivazione nonché la durata del sonno di recupero.
Le sessioni di test consentiranno la raccolta di dati soggettivi e comportamentali. Ogni sessione incomincerà con la somministrazione di una scala visuo-analogica finalizzata alla valutazione dello stato soggettivo di vigilanza e del tono dell’umore (Global Vigor Affect Scale – Monk, 1989) e della Karolinska Sleepiness Scale (KSS – Akersted, 1990). I dati comportamentali verranno raccolti per mezzo del test ANT (Fan et Al., 2002) e del test Stop Response (Logan & Cowan, 1984) che saranno somministrati ai partecipanti in ordine controbilanciato tra le sessioni e le condizioni sperimentali.
Attraverso l’insieme di queste variabili dipendenti saremo in grado di indagare accuratamente le conseguenze che la riduzione/deprivazione di sonno è in grado di esercitare a carico del processamento attentivo e del controllo esecutivo.
I dati raccolti ci consentiranno di capire se l’effetto esercitato dalla riduzione/deprivazione di sonno a carico delle prestazioni cognitive è di natura generale o se, alternativamente, colpisce selettivamente solo alcune delle componenti che costituiscono l’intero sistema attentivo.
Confrontando le prestazioni dei vari gruppi alla prima sessione di test saremo in grado di determinare se e in quale misura un notte di deprivazione di sonno deteriori le performance rispetto ad una notte di sonno indisturbato e se un sonnellino di breve durata possa contrastare gli eventuali effetti negativi del debito di sonno.
Confrontando la sessione di test del mattino con quella del pomeriggio dei diversi gruppi TPM sarà possibile non solo verificare se gli eventuali effetti negativi della deprivazione si protraggano, aumentino o addirittura emergano nella seconda parte della giornata successiva al turno di notte ma anche determinare se e in quale misura uno o due sonnellini possano riportare nella seconda parte della giornata il giovane medico ad un livello di performance paragonabile a quello della condizione di controllo.
Il confronto tra le prestazioni dei diversi gruppi alla prima sessione i test e quelle alla sessione di test 24 ore dopo, ci consentirà di stabilire la capacità di una sola notte di sonno ininterrotto (anche in combinazione di uno o due sonnellini di breve durata) di far recuperare livelli di efficienza simili a quelli riscontrati nel gruppo di controllo.
Infine se i danni derivati dalla deprivazione di sonno siano di lunga durata o temporanei potrà essere appurato confrontando le performance dei vari gruppi nella sessione di test dopo una settimana e subito dopo la notte di deprivazione/controllo.
Questi risultati saranno ulteriormente arricchiti dalla possibilità di mettere in luce il ruolo giocato dal fattore Genere e dal fattore Esposizione alla deprivazione, e la loro eventuale interazione. Si potrà infatti verificare: (a) se le donne resistono meglio (o peggio) degli uomini agli effetti della riduzione di sonno; e (b) se, come spesso avviene per i lavoratori a turni, una prolungata esperienza di lavoro notturno consente agli specializzandi del IV anno di adottare delle strategie o delle tecniche che permettano di ridurre gli effetti negativi della perdita di sonno legata al lavoro.