Capturar los problemas de sueño del autismo con dispositivos accesibles y portátiles

Jun 04, 2023

Los científicos del autismo han estado durante mucho tiempo en una búsqueda para resolver el enigma del sueño de la condición. Los problemas para conciliar y mantener el sueño no suelen considerarse un rasgo central del autismo, pero son extremadamente comunes entre las personas autistas y tienen efectos compuestos: pueden exacerbar una variedad de rasgos del autismo y están vinculados a mayores dificultades con el funcionamiento diario.

Pero para rastrear y evaluar lo que sucede en el cuerpo durante el sueño, al menos históricamente, los participantes de la investigación han tenido que dormir en un laboratorio, metidos en una red de equipos engorrosos: el enfoque estándar de oro, la polisomnografía, convierte temporalmente a un durmiente en algo parecido a la presa de una araña eléctrica gigante, atado en electrodos y cables que capturan la actividad cerebral a través de electroencefalografía (EEG), y la respiración y la posición del cuerpo, entre otras medidas.

Este escenario es lo suficientemente incómodo para las personas neurotípicas, sin mencionar a alguien con autismo que también puede tener ansiedad y dificultades sensoriales, de comunicación o de comportamiento, señala Beth Ann Malow, profesora de neurología y pediatría en la Universidad de Vanderbilt en Nashville, Tennessee.

"La pregunta es, ¿realmente estás teniendo una buena noche de sueño [bajo esas condiciones]?"

Es posible que algunos participantes del estudio con autismo no puedan dormir en absoluto, señala Thomas Frazier, profesor de psicología en la Universidad John Carroll en University Heights, Ohio, como sucedió cuando el hijo autista adolescente de Frazier fue a una clínica para un estudio de EEG durante la noche. "Obtener buenos datos y luego ampliarlos para poder usarlos de una manera real y significativa es difícil", dice.

Red de alambre:Los cascos de EEG utilizados para la polisomnografía estándar pueden interferir con el sueño de una participante del estudio, especialmente si tiene sensibilidades sensoriales o ansiedad.

Para abordar el problema, varios laboratorios están trabajando para implementar dispositivos de seguimiento del sueño mínimamente invasivos, tanto "vestibles" que alguien se pone como "cercanos" que toman medidas a distancia. Estos dispositivos tienden a recopilar menos tipos de datos que la polisomnografía, pero sus creadores dicen que hacen lo suficiente para hacer el trabajo, rastreando las etapas del sueño y ciertos aspectos de la fisiología y la actividad cerebral del durmiente.

Las tres tecnologías que se describen a continuación logran ese equilibrio entre precisión y escalabilidad, y pueden ayudar a los investigadores a aumentar la cantidad de participantes autistas en sus estudios. "Tener un conjunto básico de medidas que cree que puede completar de manera consistente en el entorno real, y luego permitirle escalar a tamaños de muestra más grandes para que realmente pueda apreciar y comprender la heterogeneidad entre los individuos, probablemente será más útil. de lo que hemos estado haciendo en los últimos 20 años", dice Frazier.

"Me alegro de que la gente realmente encuentre soluciones reales", agrega. “Hemos estado esperando esto durante una década más o menos”.

Durante el día, nuestras experiencias se acumulan en nuestra memoria, y por la noche, se consolidan mientras dormimos. Esta consolidación está mediada por husos de sueño generados en el tálamo, ondas lentas que se propagan desde la corteza y ondas que irradian desde el hipocampo, dice Dimitrios Mylonas, profesor de psicología e investigador en el laboratorio de Dara Manoach en el Hospital General de Massachusetts en Boston. "Tienes una discusión entre estas diferentes estructuras del cerebro".

Reloj de olas:Al enfocarse en la falta de comunicación entre el tálamo y el hipocampo durante el sueño, Dimitrios Mylonas aspira a aliviar los rasgos centrales del autismo.

Mylonas y sus colegas en el laboratorio de Manoach están escuchando a escondidas esta conversación a través de la diadema Dreem, que contiene sensores EEG para rastrear la arquitectura del sueño y un acelerómetro para rastrear la respiración, el movimiento de la cabeza y la posición de la cabeza del usuario. Su objetivo general es detectar dónde hay una falta de comunicación para poder corregirla y tal vez incluso aliviar los rasgos centrales del autismo o mejorar la cognición.

La diafonía entre las oscilaciones del sueño se interrumpe en los cerebros de los niños con autismo, según un estudio de 2022 que Manoach y su equipo publicaron en Sleep el año pasado. A través de la polisomnografía tradicional, encontraron husos alterados en los niños autistas en comparación con sus pares neurotípicos, lo que indica alguna diferencia en el circuito que une el tálamo y la corteza. Ahora planean usar el Dreem para profundizar, y han recibido fondos de la nueva subvención para el autismo profundo de la Autism Science Foundation y la Simons Foundation. (La Fundación Simons es la organización matriz de Spectrum).

Debido a que los husos puntiagudos del tálamo parecían estar silenciados en los niños autistas, los investigadores quieren modificar estas oscilaciones rápidas, dice Mylonas. "Estos husos del sueño son susceptibles de ser modulados".

Equipo soñado:Dara Manoach, centro, analiza los resultados con los miembros del equipo Mylonas (izquierda) y Paige Hickey (derecha).

Para empezar, planean usar la retroalimentación inmediata de la lectura de EEG de Dreem para conducir el coro de oscilaciones del sueño por medio de estimulación auditiva de circuito cerrado. Tal estimulación auditiva aceleró las oscilaciones lentas en personas no autistas, y la magnitud del cambio de oscilación se correlacionó con mejoras en la memoria de los participantes en un estudio de 2018.

El estudio 2022 Sleep los puso en este camino, pero estuvo limitado por un tamaño de muestra pequeño, dice Mylonas. En el futuro, los dispositivos portátiles en el hogar no solo deberían expandir la cantidad posible de participantes, sino también hacer que los resultados sean más "ecológicamente válidos", dice, lo que permite a los investigadores observar las oscilaciones del sueño de las personas que duermen en sus propias camas.

Los relojes inteligentes también pueden ayudar a los investigadores a comprender mejor el vínculo entre el autismo y las dificultades para dormir. Se ha informado ampliamente sobre la relación, pero su dirección, ya sea que la falta de sueño contribuya a algún rasgo relacionado con el autismo o viceversa, sigue sin estar clara, dice Ilan Dinstein, profesor asociado de psicología en la Universidad Ben-Gurion del Negev en Israel.

Opción de reloj inteligente:EmbracePlus brinda a los investigadores acceso a los datos sin procesar que recopila.

Investigaciones anteriores han sugerido que el sueño es importante para las capacidades cognitivas. Pero cuando él y sus colegas realizaron un estudio sobre la relación entre los rasgos del autismo y la falta de sueño en los niños autistas, encontraron que las sensibilidades sensoriales y la irritabilidad estaban más fuertemente ligadas a la alteración del sueño que la capacidad cognitiva o los rasgos centrales del autismo. "Estaba realmente sorprendido por esto", dice Dinstein.

El estudio evaluó los hábitos de sueño de los niños utilizando informes de los padres, que son medidas subjetivas, por lo que Dinstein y sus colegas buscaron una forma más objetiva de evaluar diferentes parámetros del sueño.

Recurrieron a los monitores de actigrafía, dispositivos portátiles, como Fitbits, que rastrean los movimientos de una persona. Los monitores son pequeños y pueden usarse en la muñeca o el tobillo, o incluso pegarse con cinta adhesiva a otra parte del cuerpo, lo que los hace ideales para rastrear continuamente el movimiento y establecer los ritmos circadianos de una persona, dice Dinstein. Pero los monitores de actigrafía estándar solo pueden proporcionar una instantánea aproximada de la duración del sueño y los períodos de vigilia; por ejemplo, no pueden identificar de manera confiable cuándo una persona se queda dormida por primera vez, dice. "La limitación es que podrías estar inactivo por múltiples razones, y no necesariamente porque estés durmiendo".

En su lugar, adoptaron un monitor de actigrafía más nuevo que informa datos fisiológicos adicionales para determinar con mayor precisión si una persona está despierta o dormida: el reloj inteligente EmbracePlus rastrea el movimiento de una persona, la conductancia de la piel, la temperatura corporal y la frecuencia cardíaca, entre otras métricas, y proporciona a los investigadores acceso a los datos sin procesar del dispositivo.

También planean combinar la actigrafía con otra medida, como el EEG de la diadema Dreem, para crear un retrato aún más completo del comportamiento del sueño de una persona, y más parecido a los datos obtenidos en un estudio del sueño tradicional. (Dinstein también recibió fondos de la Fundación Simons para su investigación).

Dinstein y sus colegas están probando esta combinación de EmbracePlus y la banda para la cabeza Dreem en adultos no autistas y luego planean usar los dispositivos en conjunto para rastrear el sueño en adultos y niños autistas. El objetivo final, dice Dinstein, es realizar un estudio de intervención para ver si mejorar el sueño de las personas autistas alivia otros rasgos relacionados con el autismo.

"La pregunta realmente interesante es en qué medida el cambio en el sueño afectará a otros dominios del comportamiento", dice.

Incluso en estudios breves sobre el sueño, hacer que los participantes usaran diademas EEG fue un desafío, dice Dina Katabi, directora del Centro de Redes Inalámbricas y Computación Móvil del Instituto de Tecnología de Massachusetts. "Sin siquiera saberlo, simplemente se lo arrancan de la cabeza mientras duermen".

Pero, ¿y si un rastreador de sueño ni siquiera necesitara tocar el cuerpo de la persona que rastrea? El Emerald, que se monta en una pared y se asemeja a un enrutador de Internet inalámbrico, nació en el laboratorio de Katabi para probar esa pregunta. El dispositivo envía ondas de radio al espacio circundante y rastrea cómo los movimientos de una persona distorsionan el retorno de las ondas, similar a cómo el sonar mapea lo que se encuentra debajo de un barco.

A diferencia de la polisomnografía, el Emerald no crea una lectura en tiempo real de la actividad cerebral, la frecuencia cardíaca, el movimiento o la respiración de una persona. En cambio, el dispositivo alimenta sus datos a través de un programa de procesamiento de inteligencia artificial entrenado en datos de polisomnografía. El laboratorio ha validado el dispositivo en personas neurotípicas y puede medir la gravedad de la enfermedad y las respuestas a los medicamentos en personas con enfermedad de Parkinson, según un par de artículos de 2022 del laboratorio de Katabi que utilizaron el Emerald para rastrear la marcha y la respiración nocturna. El dispositivo también puede rastrear el sueño y la respiración de las personas con síndrome de Rett, dice Katabi, pero esos datos aún no se han publicado.

Montaje en pared:El rastreador de sueño Emerald utiliza ondas de radio para monitorear el sueño de alguien.

Las personas con síndrome de Rett tienden a tener problemas para conciliar el sueño y permanecer dormidos, y su respiración puede ser especialmente superficial, lo que provoca hiperventilación. También pueden dejar de respirar temporalmente, un fenómeno conocido como apnea del sueño, y Emerald puede detectar estos cambios en la respiración, dice Katabi. En febrero, Rett Syndrome Research Trust otorgó a Emerald Innovations más de $ 1 millón para desarrollar aún más el dispositivo para ensayos clínicos. Con suerte, el dispositivo ayudará a los investigadores a discernir si las terapias están funcionando en un ensayo clínico, dice Jana von Hehn, directora científica de Rett Syndrome Research Trust.

El Emerald está listo para usarse en el ensayo, dice Katabi, y los datos de validación mostraron una diferencia tan grande entre las personas con y sin síndrome de Rett que los resultados fueron estadísticamente significativos incluso con un número relativamente pequeño de participantes.

"Pueden monitorear discretamente, siempre y cuando pagues la factura de la electricidad, así que, en ese sentido, eso es enorme", dice Bernhard Suter, profesor asistente de neurología pediátrica en el Baylor College of Medicine en Houston, Texas. "Realmente capturaría, en tiempo real, los cambios en un entorno bastante natural".

Con información adicional de Rebecca Horne.