Studio di Blink ed Alfa nella valutazione della riduzione di vigilanza

Dott.Matteo Ferraresi- Dott. Leonaardo Davì-Dott.ssa Patrizia Pulitano- Università La Sapienza

 Obiettivo: l’elaborato si pone l’obiettivo di identificare, attraverso l’analisi di A/EEG, la presenza di alcuni grafoelementi, le cui caratteristiche potrebbero essere riconducibili ad un significato predittivo di una prossima riduzione dello stato di vigilanza (stato di sonnolenza o addormentamento improvviso), attraverso:

- il verificare la costanza della presenza dei grafoelementi nei tracciati analizzati in presenza di uno stato di sonnolenza, dichiarato o meno, durante una registrazione con tecnica A-EEG in stato di veglia attiva;

- l’identificare ed analizzare le caratteristiche dei grafoelementi, in particolar modo il loro tempo di comparsa, tenendo conto anche delle segnalazioni dei soggetti sul proprio stato;

- il dimostrare che questi grafoelementi possano avere un significato di tipo predittivo di uno stato di riduzione di vigilanza o di uno stato di imminente addormentamento.

Questi grafoelementi sono stati identificati in Blink ed Alfa a comparsa contemporanea, in fase di pre-addormentamento in condizione di sonnolenza contrastata; da tutto ciò si potrebbe creare un possibile strumento in grado di valutare e avvertire i soggetti del proprio stato di sonnolenza, che spesso viene percepito molto tempo dopo rispetto al suo reale tempo di comparsa, per limitare di incorrere in  quelle situazioni di pericolo, come ad esempio  i colpi di sonno alla guida che in ambito automobilistico sono uno dei fattori rilevanti causa di incidenti stradali.

Metodi: In questo studio sono stati presi i tracciati EEG, registrati con tecnica A-EEG di n° 43 soggetti, di età compresa tra 17 e 63 anni, di sesso misto (26 uomini,17 donne) che al referto non presentano evidenti anomalie elettroencefalografiche.

Le registrazioni, della durata di 24 ore, sono state effettuate utilizzando l’apparecchiatura portatile Micromed Brain-spy con frequenza di campionamento di 512 Hz; il tipo di elettrodi utilizzati sono coppette di AgCl posizionate sullo scalpo mediante l’uso di una pasta adesiva conduttiva (EC2); gli elettrodi applicati sono stati  Fp1, Fp2, C3,C4, T3, T4, O1, O2, G1 e G2 più un canale poligrafico ECG.

Dei 43 soggetti presi in considerazione nello studio:

-12 soggetti sono stati istruiti nel report di un diario sul quale dovevano segnalare quando avvertivano uno stato di sonnolenza e resistere per un periodo di tempo cercando di contrastare lo stimolo del sonno;

-17 soggetti sono stati presi da archivio, con la caratteristica di aver segnalato il loro stato di sonnolenza nel diario;

-11 soggetti sono stati presi da archivio, con la caratteristica di non aver riportato uno stato di sonnolenza nel diario;

-3 soggetti non avevano nel tracciato la presenza dei grafoelementi presi in considerazione, poiché erano in uno stato di veglia quieta nel letto ad occhi chiusi nell’attesa di addormentarsi.

Una volta acquisiti i dati siamo andati ad analizzare i tracciati EEG  applicando specifiche metodiche di analisi; si sono eseguite analisi spettrali (MDF, DSA, Potenza Relativa) e un ipnogramma di ogni singolo tracciato.

Per quanto riguarda l’analisi spettrale, siamo andati ad ottenere diversi grafici, in modo da ottenere delle informazioni più precise delle frequenze presenti nel tracciato EEG e delle variazioni dello stato del soggetto nei diversi periodi di registrazione:

- MDF: frequenza dominante in potenza più rappresentata in una parte selezionata di tracciato.

- Potenza Relativa: è la potenza più rappresentata in percentuale nella totalità del segnale presente nel  periodo analizzato di tracciato.

Nel nostro studio, la MDF e la Potenza Relativa sono state utilizzate per evidenziare i periodi di tracciato in cui il Delta (Blink) e  l’Alfa a comparsa contemporanea sono più rappresentate nel tracciato.

- DSA: matrice spettrale di densità, indica l’andamento globale delle frequenze del tracciato attraverso un grafico a colori.

I colori ci indicano la potenza delle frequenze rappresentate nel periodo di tracciato analizzato, introducendo di fatto un terzo valore in un grafico bidimensionale.

Nel nostro studio il DSA è stato utilizzato per andare ad individuare quelle fasi in cui nel tracciato si presentava la comparsa di uno stato di sonno/ sonnolenza.

- IPNOGRAMMA: è stato utilizzato per l’individuazione più accurata delle fasi del sonno dei soggetti presi in esame; dopo aver analizzato i tracciati elettroencefalografici, abbiamo realizzato per ciascuno di essi un ipnogramma. Individuate le diverse fasi del sonno, ci siamo concentrati sul periodo di addormentamento, in cui erano presenti la fase1 e la fase2, e da li abbiamo proceduto a ritroso nel tempo nel tracciato per andare ad individuare la comparsa in fase di pre-addormentamento dei grafoelementi Blink ed Alfa a comparsa contemporanea, valutandone il tempo di comparsa e le latenze.

Le analisi spettrali utilizzate hanno evidenziato in particolar modo:

- Aumento contemporaneo della Potenza Relativa della banda Alfa e/o Delta;

- Aumento della MDF della banda Alfa.

 

Risultati: ciò che abbiamo trovato effettuata l’analisi, si incentra su caratteristici tempi di comparsa contemporanea del Blink e dell’Alfa che si aggirano intorno ai 20-60 minuti prima della fase di addormentamento a seconda del soggetto;

la comparsa dei grafoelementi avviene mediamente tra i 15-30 minuti prima che il soggetto segnali uno stato di sonnolenza sul diario;

la durata del Blink, rispetto allo stato di veglia, aumenta di circa il 30%.

 

 

 

Conclusioni: possiamo affermare che c’è una correlazione tra i grafoelementi Blink ed Alfa a comparsa contemporanea presenti in fase di pre-addormentamento, in quasi tutti i tracciati dei soggetti esaminati in stato di sonnolenza contrastata, e l’effettivo stato di sonnolenza/addormentamento successivo alla loro comparsa che si manifesta entro un periodo di tempo compreso tra 20 e 60 minuti.

Tutto ciò è rafforzato dal fatto che in tutti i tracciati analizzati dei soggetti considerati in questo studio, in stato di veglia attiva non si è riscontrata una MDF che rappresentasse la comparsa contemporanea di Blink ed Alfa.

Partendo dalle conclusioni ottenute, possiamo porre le basi per la creazione di un piccolo dispositivo di monitoraggio retro-auricolare che avvisi il soggetto, es. attraverso un suono, dell’arrivo di un imminente stato di sonnolenza ancora da lui non avvertito.