DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-33669-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41559193
تاريخ النشر: 2026-01-20
المؤلف: Nazanin Biabani وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث النوم واليقظة
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة الاستكشافية تذبذبات النوم العابرة في 99 فردًا، بما في ذلك ضوابط صحية ومرضى يعانون من اضطرابات النوم والألم المختلفة، مثل نوع 1 من النوم القهري، والباراسومنيا غير REM، واضطراب سلوك النوم REM مجهول السبب، ومتلازمة الفيبروميالجيا. من خلال استخدام مخططات ذروة التردد الزمني المرجعية ذات التذبذبات البطيئة وتقنيات تحليل متقدمة مثل تحليل المكونات الرئيسية والمستقلة، حدد الباحثون أنماط طيفية وارتباط مرحلي مميزة عبر مراحل النوم غير REM وREM. ومن الجدير بالذكر أن المرضى أظهروا انحرافات محددة للاضطراب، لا سيما خلال نوم NREM، حيث أظهر نوع 1 من النوم القهري والباراسومنيا غير REM تغيرات في ارتباط سيغما السريع وتشتت المرحلة، بينما أظهر مرضى اضطراب سلوك النوم REM مجهول السبب كثافة سيغما السريعة المنخفضة وتزامن المرحلة المتناقص.
تشير النتائج إلى أن تذبذبات النوم العابرة يمكن أن تعمل كعلامات قابلة للتكرار للاضطرابات الفسيولوجية في اضطرابات النوم والألم. من خلال ربط هذه الديناميات التذبذبية مع مقاييس مستمرة لقوة التذبذبات البطيئة (SO) والمرحلة، تدعو الدراسة إلى إعادة تعريف بنية النوم الدقيقة كاستمرارية من النشاط التذبذبي الديناميكي المعتمد على الحالة بدلاً من الأحداث المعزولة. قد يعزز هذا التحول في النموذج تطوير الأنماط الفسيولوجية الكهربائية في طب النوم، مع آثار لتحسين التشخيص والمراقبة وفهم الآليات الأساسية في مجموعات سريرية مختلفة.
مقدمة
في مقدمة هذه الورقة البحثية، يتم إعادة تعريف النوم كاستمرارية من الديناميات العصبية بدلاً من سلسلة من المراحل المنفصلة، مع التأكيد على دور الأحداث التذبذبية العابرة التي تعكس التزامن بين المهاد والقشرة وتؤثر على العمليات المعرفية مثل اليقظة وتثبيت الذاكرة. غالبًا ما تتجاهل طرق تسجيل النوم التقليدية، التي تعتمد على عتبات السعة والشكل، الهيكل المعقد وتوقيت هذه التذبذبات، لا سيما تفاعلها مع التذبذبات البطيئة القشرية (SOs). تقترح التطورات الحديثة إطارًا يراعي التذبذبات ك fluctuations شبيهة بالمجال تتشكل بواسطة مرحلة وقوة SO المحلية، مع السماح لطريقة ذروة التردد الزمني (TF-peak) برسم تفصيلي لتوزيعات التذبذبات عبر ترددات وحالات مختلفة.
يتميز إطار TF-peak، الذي طوره ستوكز وزملاؤه، بالأحداث التذبذبية العابرة في نطاق 4-25 هرتز، كاشفًا عن سمات مستقرة ومحددة فرديًا في النوم الصحي. تبرز هذه الطريقة العلاقة بين ذروات TF في نطاق سيغما والانفجارات الشبيهة بالسبينديل في المهاد، مما يظهر توقيتها بالنسبة لديناميات SO القشرية. ومن الجدير بالذكر أن النتائج تشير إلى أن توقيت السبينديل يتأثر أكثر بالعمليات الداخلية من التأثيرات الخارجية لمرحلة SO، مما يستدعي إعادة تقييم الآليات الكامنة وراء التنسيق التذبذبي. تهدف الورقة إلى التحقيق في كيفية ارتباط التغيرات في الديناميات المرتبطة بـ SO باضطرابات النوم المحددة، من خلال دراسة الديناميات التذبذبية العابرة في خمس مجموعات متميزة: أفراد أصحاء، ومرضى يعانون من متلازمة الفيبروميالجيا، ونوع 1 من النوم القهري، والباراسومنيا غير REM، واضطراب سلوك النوم REM مجهول السبب. يسعى هذا النهج لتحديد ما إذا كانت الانحرافات في الأنماط التذبذبية محددة للاضطراب أو متسقة عبر مراحل النوم المختلفة، وما إذا كانت توزيعات TF-peak يمكن أن تعمل كعلامات على خلل الدائرة العصبية.
الطرق
استخدمت الدراسة تصميمًا استكشافيًا مقطعيًا بأثر رجعي شمل 99 بالغًا تتراوح أعمارهم بين 18 عامًا وما فوق، مصنفين إلى خمس مجموعات تشخيصية: اضطراب سلوك النوم REM مجهول السبب (iRBD، n=17)، نوع 1 من النوم القهري (NT1، n=16)، الباراسومنيا غير REM (NREMP، n=16)، متلازمة الفيبروميالجيا (FM، n=11)، وضوابط صحية (n=39). تم تحديد التشخيصات السريرية وفقًا للتصنيف الدولي لاضطرابات النوم – الطبعة الثالثة (ICSD-3) وتم التحقق منها من قبل متخصصين معتمدين في النوم. تم اختيار المشاركين من الإحالات المتتالية إلى مركز اضطرابات النوم في مؤسسة غاي وسانت توماس NHS، بينما تم الحصول على الضوابط الصحية من أرشيف مونتريال لدراسات النوم.
شددت معايير الإدراج على ضرورة أن يكون المشاركون في سن 18 عامًا على الأقل، وأن يمتلكوا تخطيط نوم كامل ليلي مع تخطيط كهربائي للدماغ قياسي بست قنوات، وللمجموعات السريرية، أن يكون لديهم تشخيص مستقر تم تأكيده من قبل متخصص في النوم. استبعدت معايير الاستبعاد الأفراد الذين يعانون من حالات نفسية أو عصبية كبيرة، أو الاعتماد على المواد، أو الأدوية التي تؤثر على بنية النوم، بالإضافة إلى أولئك الذين لديهم تاريخ من الصرع أو الأمراض العصبية الكبرى، وانقطاع النفس النومي الانسدادي المعتدل إلى الشديد. كان الهدف من هذا الإطار المنهجي هو ضمان مقارنة قوية لخصائص النوم عبر الفئات التشخيصية المختلفة.
النتائج
يوفر قسم النتائج نظرة شاملة على البيانات الديموغرافية وبنية النوم عبر خمس مجموعات، والتي تم تفصيلها في المعلومات التكميلية (SI)، الجدول S1. يتضمن هذا الجدول مقاييس رئيسية تصف السكان المدروسين وأنماط نومهم، مما يتيح تحليلًا مقارنًا لبنية النوم بين المجموعات. تعتبر النتائج المقدمة في هذا القسم حاسمة لفهم التباينات في خصائص النوم وآثارها المحتملة على نتائج الصحة.
المناقشة
يسلط قسم المناقشة في هذه الورقة البحثية الضوء على العلاقة المعقدة بين النشاط التذبذبي العابر في النوم والأنظمة المهادية القشرية والقشرية تحت القشرية، لا سيما في مختلف اضطرابات النوم. استخدمت الدراسة مزيجًا من بيانات EEG وMEG لتحليل الديناميات الطيفية والزمنية لتذبذبات النوم، كاشفة عن انحرافات كبيرة في ارتباط التردد والقوة ومحاذاة المرحلة عبر المجموعات السريرية، بما في ذلك نوع 1 من النوم القهري (NT1)، واضطراب سلوك النوم REM مجهول السبب (iRBD)، والباراسومنيا غير REM (NREMP). ومن الجدير بالذكر أن NT1 أظهر تقليلًا في ارتباط النشاط السريع لسيغما مع حالات قوة التذبذبات البطيئة العالية (SO)، مما يشير إلى ضعف تزامن السبينديل بسبب نقص الأوريكسين. في المقابل، أظهر iRBD تقليلًا في ارتباط المرحلة وكثافة السيغما السريعة، مما يدل على تنسيق مهاد قشري مضطرب، بينما أظهرت FM انحرافات موضعية في النشاط منخفض التردد دون تغييرات كبيرة في ديناميات نطاق السيغما.
تؤكد النتائج على إمكانية استخدام مقاييس التذبذبات العابرة كعلامات حيوية غير جراحية لاضطرابات النوم، مما يوفر رؤى حول الآليات الفسيولوجية الكامنة وراء هذه الحالات. ساعد استخدام الدراسة لتحليلات المكونات الرئيسية والمستقلة (PCA وICA) في تحديد الأنماط المحددة للاضطراب، مع ملاحظات اختلافات كبيرة بين المجموعات لوحظت بشكل أساسي خلال نوم NREM. يجادل المؤلفون بأن هذه الديناميات التذبذبية تعكس ليس فقط التباينات الفردية في الصحة ولكن أيضًا التغيرات النظامية في الاضطرابات العصبية، مما يوفر إطارًا للبحوث المستقبلية التي تهدف إلى تحسين معايير التشخيص وفهم الآثار السريرية لبنية النوم الدقيقة. تم الاعتراف بالقيود المتعلقة بمنهجية الدراسة، بما في ذلك استخدام تخطيط كهربائي للدماغ محدود وعوامل مشوشة محتملة، مما يبرز الحاجة إلى دراسات أكبر وأكثر شمولاً للتحقق من هذه النتائج.
القيود
تسلط قيود هذه الدراسة الضوء على عدة عوامل حاسمة قد تؤثر على تفسير نتائجها. يتم التأكيد على الطبيعة الاستكشافية للبحث من خلال حجم العينة الصغيرة، لا سيما ضمن مجموعة الفيبروميالجيا (n = 11)، مما يحد من القوة الإحصائية وقابلية التعميم. تعتبر الانحرافات الملحوظة في الفيبروميالجيا (FM) ونوم حركة العين غير السريعة (NREMP) مؤقتة وتتطلب التحقق من خلال مجموعات أكبر تم تجميعها بشكل مستقل. بالإضافة إلى ذلك، تؤكد التباينات السريرية داخل متلازمات FM وNREMP على أهمية الدراسات المستقبلية التي تستخدم عينات مجمعة بشكل استباقي مع تفاصيل عن الأعراض.
علاوة على ذلك، تثير الاختلافات الملحوظة في بنية النوم بين المجموعات السريرية وضوابطها، مثل إجمالي وقت النوم ونسب مراحل النوم (N2 وN3)، تساؤلات حول موثوقية النتائج. تتناقض بعض الأنماط الملحوظة، مثل نسبة N3 المتوسطة الأعلى في مجموعة نوع 1 من النوم القهري (NT1) مقارنة بالضوابط، مع التوقعات السريرية التقليدية وقد تنجم عن أحجام المجموعات المتواضعة في الدراسة والتجنيد بأثر رجعي. تعقد عدم وجود تعديلات رسمية لعوامل العمر وبنية النوم في التحليل تفسير الاختلافات بين المجموعات في هيكل ذروة التردد الزمني (TF-peak). بينما تم فحص المشاركين بحثًا عن الأدوية التي تغير بشكل كبير بنية النوم، لا يزال تأثير عوامل أخرى تعمل مركزيًا متغيرًا غير معالج.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-33669-1
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41559193
Publication Date: 2026-01-20
Author(s): Nazanin Biabani et al.
Primary Topic: Sleep and Wakefulness Research
Overview
This exploratory study investigates transient sleep oscillations in 99 individuals, including healthy controls and patients with various sleep and pain disorders, such as narcolepsy type 1, non-REM parasomnia, idiopathic REM sleep behavior disorder, and fibromyalgia syndrome. By employing slow oscillatory referenced time-frequency peak histograms and advanced analytical techniques like principal and independent component analysis, the researchers identified distinct spectral and phase-coupling patterns across non-REM and REM sleep stages. Notably, patients exhibited disorder-specific deviations, particularly during NREM sleep, with narcolepsy type 1 and non-REM parasomnia showing altered fast sigma coupling and phase dispersion, while idiopathic REM sleep behavior disorder patients demonstrated reduced fast sigma density and diminished phase synchrony.
The findings suggest that transient sleep oscillations can serve as reproducible markers of pathophysiological disruptions in sleep and pain disorders. By correlating these oscillatory dynamics with continuous measures of slow oscillation (SO) power and phase, the study advocates for a redefinition of sleep microstructure as a continuum of dynamic, state-dependent oscillatory activity rather than isolated events. This paradigm shift may enhance the development of electrophysiological phenotypes in sleep medicine, with implications for improved diagnosis, monitoring, and understanding of underlying mechanisms in various clinical populations.
Introduction
In the introduction of this research paper, sleep is redefined as a continuum of neural dynamics rather than a series of discrete stages, emphasizing the role of transient oscillatory events that reflect thalamocortical synchrony and influence cognitive processes such as arousal and memory consolidation. Traditional sleep scoring methods, which rely on amplitude and morphology thresholds, often overlook the intricate structure and timing of these oscillations, particularly their interaction with cortical slow oscillations (SOs). Recent advancements propose a framework that views oscillations as field-like fluctuations shaped by local SO phase and power, with the time-frequency peak (TF-peak) method allowing for detailed mapping of oscillatory distributions across various frequencies and states.
The TF-peak framework, developed by Stokes and colleagues, characterizes transient oscillatory events in the 4-25 Hz range, revealing stable, individual-specific traits in healthy sleep. This method highlights the relationship between sigma-band TF-peaks and spindle-like thalamocortical bursts, demonstrating their timing relative to cortical SO dynamics. Notably, findings suggest that spindle timing is influenced more by intrinsic processes than by external SO phase, prompting a reevaluation of the mechanisms underlying oscillatory coordination. The paper aims to investigate how alterations in SO-coupled dynamics relate to specific sleep disorders, examining transient oscillatory dynamics in five distinct groups: healthy individuals, and patients with fibromyalgia syndrome, narcolepsy type 1, non-REM parasomnia, and idiopathic REM sleep behavior disorder. This approach seeks to determine whether deviations in oscillatory patterns are disorder-specific or consistent across different sleep stages, and whether TF-peak distributions can serve as markers of neural circuit dysfunction.
Methods
The study employed a retrospective exploratory cross-sectional design involving 99 adults aged 18 years and older, categorized into five diagnostic groups: idiopathic REM sleep behavior disorder (iRBD, n=17), narcolepsy type 1 (NT1, n=16), non-REM parasomnia (NREMP, n=16), fibromyalgia syndrome (FM, n=11), and healthy controls (n=39). Clinical diagnoses were established in accordance with the International Classification of Sleep Disorders – Third Edition (ICSD-3) and validated by board-certified sleep specialists. Participants were selected from consecutive referrals to the Sleep Disorders Centre at Guy’s and St Thomas’ NHS Foundation Trust, while healthy controls were sourced from The Montreal Archive of Sleep Studies.
Inclusion criteria mandated participants to be at least 18 years old, possess a full-night polysomnogram with a standard six-channel EEG, and for clinical groups, have a stable diagnosis confirmed by a sleep specialist. Exclusion criteria ruled out individuals with significant psychiatric or neurological comorbidities, substance dependence, or medications affecting sleep architecture, as well as those with a history of epilepsy or major neurological diseases, and moderate to severe obstructive sleep apnea. This methodological framework aimed to ensure a robust comparison of sleep characteristics across the different diagnostic categories.
Results
The results section provides a comprehensive overview of demographic and sleep architecture data across five cohorts, which are detailed in Supplementary Information (SI), Table S1. This table includes key metrics that characterize the populations studied and their respective sleep patterns, enabling a comparative analysis of sleep architecture among the cohorts. The findings presented in this section are crucial for understanding the variations in sleep characteristics and their potential implications for health outcomes.
Discussion
The discussion section of this research paper highlights the intricate relationship between transient oscillatory activity in sleep and the underlying thalamocortical and cortico-subcortical systems, particularly in various sleep disorders. The study utilized a combination of EEG and MEG data to analyze the spectral and temporal dynamics of sleep oscillations, revealing significant deviations in frequency-power coupling and phase alignment across clinical groups, including narcolepsy type 1 (NT1), idiopathic REM sleep behavior disorder (iRBD), and non-REM parasomnia (NREMP). Notably, NT1 exhibited reduced coupling of fast sigma activity to high slow oscillation (SO) power states, suggesting impaired spindle synchronization due to orexin deficiency. In contrast, iRBD showed diminished phase coupling and fast sigma density, indicating disrupted thalamocortical coordination, while FM displayed localized deviations in low-frequency activity without significant alterations in sigma-band dynamics.
The findings underscore the potential of transient oscillatory metrics as non-invasive biomarkers for sleep disorders, offering insights into the pathophysiological mechanisms underlying these conditions. The study’s use of principal and independent component analyses (PCA and ICA) facilitated the identification of disorder-specific patterns, with significant group differences primarily observed during NREM sleep. The authors argue that these oscillatory dynamics reflect not only individual variations in health but also systematic alterations in neurological disorders, thereby providing a framework for future research aimed at refining diagnostic criteria and understanding the clinical implications of sleep microstructure. Limitations related to the study’s methodology, including the use of a limited EEG montage and potential confounding factors, are acknowledged, emphasizing the need for larger, more comprehensive studies to validate these findings.
Limitations
The limitations of this study highlight several critical factors that may affect the interpretation of its findings. The exploratory nature of the research is underscored by the small sample size, particularly within the fibromyalgia cohort (n = 11), which restricts statistical power and generalizability. The observed deviations in fibromyalgia (FM) and non-rapid eye movement sleep (NREMP) are considered provisional and necessitate validation through larger, independently recruited cohorts. Additionally, the clinical heterogeneity within FM and NREMP syndromes emphasizes the importance of future studies utilizing prospectively assembled samples with detailed symptom profiling.
Moreover, notable differences in sleep architecture between clinical and control groups, such as total sleep time and percentages of sleep stages (N2 and N3), raise questions about the reliability of the findings. Some observed patterns, such as a higher mean N3 percentage in the narcolepsy type 1 (NT1) group compared to controls, contradict classical clinical expectations and may stem from the study’s modest cohort sizes and retrospective recruitment. The lack of formal adjustments for age and sleep architecture variables in the analysis further complicates the interpretation of group differences in time-frequency peak (TF-peak) structure. While participants were screened for medications that significantly alter sleep architecture, the potential influence of other centrally acting agents remains an unaddressed variable.