Электростимуляция 40 Гц

Оригинал: Induction of self awareness in dreams through frontal low current stimulation of gamma activity Nature Neuroscience, 17(6), 810-812, doi:10.1038/nn.3719. Авторы: Ursula Voss,, Romain Holzmann, Allan Hobson, Walter Paulus, Judith Koppehele-Gossel, Ansgar Klimke, & Michael A Nitsche

Результаты недавних исследований указывают на связь биоэлектрической (измеренной с помощью электроэнцефалографии) гамма-активности лобно-височной коры и осознания во сне, но причинно-следственное отношение ещё не установлено. Нами было показано, что электрическая стимуляция в нижнем гамма-диапазоне во время БДГ-сна влияет на текущую мозговую активность и вызывает саморефлексивное осознание во сне. Стимуляция на других частотах оказалась неэффективной, таким образом можно предположить, что сознание высшего порядка действительно связано с синхронными колебаниями нейронов на частотах около 25 и около 40 Гц.

Сновидения в фазе быстрых движений глаз (БДГ) являются первичными состояниями сознания, так как содержат только события непосредственного настоящего, доступ к прошлому или ожидаемому будущему сугубо непроизволен–. После пробуждения люди – и, предположительно, только люди – входят во вторичный режим сознания, который предоставляет им когнитивные функции высшего порядка, в том числе саморефлексивное осознание, абстрактное мышление, воля и метапознание–. Осознанное сновидение – явление, скорее всего, уникальное для человека, состояние сна, в котором сосуществуют первичные и вторичные состояния сознания. В осознанных сновидениях элементы вторичного сознания сосуществуют с обычным для БДГ-сна сознанием, позволяя спящему понимать тот факт, что он находится в сновидении, в самом его процессе. Иногда сновидец обретает контроль над сюжетом текущего отрезка сновидения и, например, способен обратить снящегося ему агрессора в бегство. С научной точки зрения осознанные сновидения представляют уникальную возможность наблюдать, как мозг переключается между состояниями сознания от первичного ко вторичному,, и приблизиться к проверяемым гипотезам о детерминантах этих состояний. На нейрофизиологическом уровне исследования посредством ЭЭГ и функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) показали, что осознанные сновидения сопровождаются повышенной фазовой синхронизацией и повышенной удельной активностью в специфическом частотном диапазоне – нижнем гамма-ритме с пиком около 40 Гц, особенно в лобных, и височных отделах мозга. Лобно-височная активность в этом частотном диапазоне связана с организующими функциями эго и вторичным сознанием, которое характерно для состояния бодрствования человека и нехарактерно для БДГ-сна,,. Наблюдаемый в ходе осознанного сновидения рост гамма-активности поднимает ряд теоретических вопросов.

Являются ли осознанные сновидения инициирующим фактором повышения активности в гамма-диапазоне, или же они инициированы активностью в гамма-диапазоне? Возможно, способность вызывать гамма-колебания создает предпосылки для осознанного сновидения, которое приводит к дальнейшему усилению этой гамма-активности. Также неизвестно, является ли осознанное сновидение зависимым от наличия гамма-активности (как необходимого условия) или сознание высшего порядка во сне может быть достигнуто через другие начальные условия, к примеру, стимуляцией на других частотах (и гамма-стимуляция выступает лишь одним из возможных триггеров). Мы проверили эти гипотезы с помощью транскраниальной электрической стимуляции постоянным током (tACS, далее ТЭС) лобно-височных долей мозга на различных частотах (2, 6, 12, 25, 40, 70 и 100 Гц) и в плацебо-сессии (имитация стимуляции при отсутствии тока; Дополнительный Рисунок 1). Этот относительно новый метод стимуляции головного мозга не имеет таких побочных эффектов, как акустический шум и тактильные ощущения, которые, как известно, сопровождают транскраниальную магнитную стимуляцию и могут препятствовать сну. Было доказано, что ТЭС может изменять перцептивную и когнитивную деятельность во время бодрствования, а в сочетании с наложением транскраниальной стимуляции постоянным током (tDCS) – и в режиме сна.

Регистрация активности мозга осуществлялась посредством непрерывной ЭЭГ, электроокулографии (ЭОГ) и электромиографии (ЭМГ) (Дополнительный Рисунок 2а). ТОС применялась после ~ 2 минут непрерывного БДГ-сна без признаков реакции на внешние стимулы, после чего испытуемых будили с просьбой дать сознанию в сновидении оценку посредством опросника (опросник LuCiD), полученного при помощи факторного анализа и прошедшего проверку валидности. В предыдущих лабораторных исследованиях, применявших опросник LuCiD, было показано, что в осознанных сновидениях были значимо выше уровни трёх из восьми факторов: «инсайт» (осознание того, что испытуемый в тот момент был в сновидении), «контроль» над сюжетом сновидения и «диссоциация», подобная точке зрения от третьего лица (Дополнительный Рисунок 3).

ЭЭГ было количественно проанализировано для всех вариантов стимуляции и для ложной сессии (Рисунок 1а-с). Не изменившаяся БДГ-фаза (Рисунок 1а) и сохранность мышечной атонии (Рисунок 1б), подтверждают устойчивость БДГ-подобного сна до (фаза I), в течение (фаза II) и после (фаза III) стимуляции вплоть до пробуждения (фаза IV) (Дополнительный Рисунок 4).

Отобразив мощность ЭЭГ как функцию от частоты и времени, что проиллюстрировано на вейвлет-преобразовании на Рисунке 1с, мы подтвердили результаты ЭОГ и ЭМГ, показывающие, что спектр мощности ЭЭГ при стимуляции остаётся почти неизменным до самого пробуждения (фаза IV). Пробуждение характеризовалось сильным увеличением в диапазоне частот, соответствующему альфа-ритму, что характерно для бодрствования с закрытыми глазами.

figure 1

Рисунок 1. Данные ЭОГ, ЭЭГ и ЭОГ от одного субъекта – до, во время и после стимуляции на 40 Гц. Пробуждение отмечено резким изменением в активности ЭОГ, ЭЭГ и ЭОГ. (а) На двухканальной горизонтальной ЭЭГ присутствует характерный паттерн движений глаз из стороны в сторону (красная линия: правый глаз, синяя линия: левый глаз). Движения глаз были синхронны до (фаза I), во время (фаза II) и после стимуляции (фаза III), и изменились только после пробуждения. Из этого можно сделать вывод, что БДГ-подобная ЭМГ-активность продолжалась на протяжении всей стимуляции и до пробуждения. (b) ЭМГ-активность оставалась неизменной до момента, когда субъект проснулся (фаза IV), после чего значительно возросла, указывая на утрату БДГ-атонии. (c) Непрерывное вейвлет-преобразование с комплексным вейвлетом Морле зарегистрированного ЭЭГ-сигнала на Fpz (см. методы-онлайн). Это свидетельствует об относительно равномерном распределении стандартизированной мощности до, во время и после стимуляции, а также изменении распределения (характеризуемом приростом отдельно в альфа-диапазоне и более высоких частотных диапазонах) при пробуждении. Повышенная альфа-активность характерна для расслабленного бодрствования с закрытыми глазами. Следует отметить, что для пояснительных целей сигнал 40-Гц ТОС не был исключён из данного конкретного вейвлет-преобразования. Однако, он был отфильтрован из всех количественных исследований, отображённых на a и b.

В проанализированных энцефалограммах у испытуемых при стимуляции сохранялись типичные признаки БДГ-сна, о чем свидетельствует ЭМГ, ЭОГ и ЭЭГ (Рисунок 1 а-с и Дополнительные Рисунки 4 и 5). Однако, в отличие от типичного БДГ-сна, активность в нижнем гамма-диапазоне увеличивалась при стимуляции на частоте 40 Гц (средний прирост в полосе 37-43 Гц = 28%, SD = 4,82) и, в меньшей степени, при стимуляции 25 Гц ( средний прирост в полосе 22-28 Гц = 12%, SD = 5,82). Никаких подобных изменений ни в одной полосе частот не наблюдалось в случае плацебо-сессии, как и при стимуляции на более низких (2, 6, 12 Гц) или более высоких частотах (70 или 100 Гц). Это заставляет нас предположить, что, хотя состояние сна сохранялось, БДГ-фаза подвергалась изменениям и стимуляция в действительности привела к изменению состояния сознания на подобное тому, которое наблюдается при осознанном сновидении,. Мы подтвердили это сравнением относительных изменений во время и перед стимуляцией, обработанных как отношения общих средних мощностей (полученной быстрым преобразованием Фурье) на позициях лобно-височных электродов (Рисунок 2).

figure 2

Рисунок 2. Общие средние отношения мощностей (полученных БПФ) активности во время стимуляции (фаза II) в сравнении с активностью до стимуляции (фаза I) для разных условий стимуляции: плацебо-сессия (N = 30), 2 Гц(N = 31), 6 Гц(N = 19), 12 Гц(N = 18), 25 Гц (N = 26), 40 Гц (N = 44), 70 Гц (N = 21) and 100 Гц (N = 18). Жёлтым выделены средние значения ± два стандартных отклонения. Все отклонения за пределы этого коридора являются значимыми как минимум при P < 0.05.Следует отметить, что при стимуляции на частотах 40 Гц и 25 Гц осознанные сновидения (красная линия) сопровождались значительно большим возрастанием активности в соответствующей полосе частот, нежели неосознанные (синяя линия; двусторонний t-критерий для несвязанных выборок; при стимуляции 40 Гц: t40Гц = 5.01, df = 42, P = 00003; при стимуляции 25 Гц: t25Гц = 2.80, df = 24, P = 0.0098). Независимо от осознанности,возрастание в полосе 40-Гц было значительно сильнее при стимуляции на 40 Гц, чем при стимуляции на 25 Гц (t = 4.55, df = 68, P = 0.00003). Возрастание активности в полосе 25 Гц было статистически сходно для стимуляции 40 Гц и 25 Гц (P = 0.2387). Кроме того, для всех записей, кроме содержащих стимуляцию на 70 и 100 Гц, использовались фильтры нижних частот на 70 Гц. (Для стимуляций 70 и 100 Гц ФНЧ = 120 Гц). Частотное разрешение 1 Гц. *** P < 0.001, ** P ≤ 0.01.)

По субъективным оценкам осознанности, осознанные сновидения наиболее часто проявлялись при стимуляции на 25 Гц (58%) и 40 Гц (77%) (Дополнительная Таблица 1). Даже в отсутствие субъективной осознанности мощность в нижнем гамма-диапазоне возрастала после стимуляции на этих частотах. Этот прирост был значительно более выражен (P40Гц = 0.00003, P25Гц = 0.0098) после осознанного сновидения (Рисунок 2e, f), что позволяет предположить реципрокный эффект индуцированной мозговой активности и рефлексивного мышления. Касательно сосредоточенности наблюдаемых изменений в относительно узкую полосу частот, наши данные соответствуют результатам исследований на животных, и экспериментов со симуляцией, где было показано, что возможно индуцировать синхронизированную колебательную активность, например, в точно определённой полосе частот в окрестности 40 Гц, но в то же время более низкие частоты не могут быть столь легко индуцированы.

Результаты многофакторного дисперсионного анализа (MANOVA; Дополнительная Таблица 2) показали существенное общее влияние на саморефлексивное осознание (по опроснику LuCiD) частоты стимуляции (F = 3.29, df = 56, 1039, P < 10−9). Одномерный статистический анализ показал влияние для пяти из восьми шкал LuCiD (Онлайн-методы): «инсайт» (осознание того, что испытуемый в тот момент был в сновидении) (F = 4.97, df = 7, 199, P = 0.00003), «контроль» над сюжетом сновидения (F = 4.68, df = 7,199, P = 0.0001), «реализм» ощущений (F = 3.24, df = 7, 199, P = 0.0028), доступ к памяти бодрствования (F = 3.12, df = 7, 199, P = 0.0038) и «диссоциация», подобная точке зрения от третьего лица (F = 10.62, df = 7, 199, P < 10−9). Для инсайта, контроля и диссоциации были определены систематические частотно-специфичные эффекты (Рисунок 3 и Дополнительная Таблица 2), которые согласуются с факторами, ранее определёнными как главные детерминанты осознанных сновидений. Самое сильное влияние наблюдалось для диссоциации: показано, что испытуемые чаще переживали перспективу от третьего лица при стимуляции на 40 Гц, нежели при стимуляции на любой другой частоте кроме 25 Гц (при всех сравнениях, кроме 25 Гц, P < 0.0001). Инсайт во время сновидения (понимание того, что происходящее есть сновидение) был значимо более выражен только при стимуляции 40 Гц (Pплацебо = 0.0009, P2Гц = 0.0159, P12Гц = 0.0466, P70Гц = 0.0099) и для 25 Гц относительно плацебо (Pплацебо = 0.0248). Повышенная оценка фактора контроля наблюдалась только при стимуляции 25Гц (P2Гц = 0.0004, P6Гц = 0.0150, P12Гц = 0.0074, P40Гц = 0.0010, P70Гц = 0.0003, P100Гц = 0.0007), позволяя предположить, что колебательная активность в окрестности 25 Гц может быть функционально отлична от активности в окрестности 40 Гц.

figure 3

Рисунок 3. Избранные различия средних значений (s.e.) для факторов LuCiD «инсайт», «диссоциация» и «контроль» (N = 207). Различия по инсайту и диссоциации были максимальны при стимуляции на частоте 40 Гц (типичный режим для 40 Гц выделен на верхней и средней панели). Контроль возрастал в наибольшей степени при стимуляции на 25 Гц (типичный режим для 25 Гц выделен на нижнем фрейме). Различия для мышления, реализма, памяти, негативных эмоций и позитивных эмоций показаны в Дополнительном Рисунке 6. *** P < 0.001, ** P < 0.01, * P < 0.05.

Вызванный стимуляцией рост активности в полосе частот около 40 Гц на лобно-теменных участках (отношения мощности между фазами II/I) значимо коррелировал со средними баллами по следующим факторам шкалы LuCiD: инсайт (P = 0.0001) и диссоциация (P = 3 × 10−8; Дополнительная Таблица 3), что согласуется с субъективными оценками сновидений. Увеличение активности в полосе частот в окрестности 25 Гц также коррелировало, хотя и в меньшей степени (P = 0.0098), с субъективными оценками инсайта и диссоциации (P = 0.0081). В целом эти результаты вызывают предположение, что активность в нижнем гамма-диапазоне действительно связана с увеличением саморефлексивного осознания.

Исходя из всей доступной информации, эти результаты являются первым свидетельством того, как корковые колебания в человеческом мозге причинно вызываются ТОС. Кроме того, исходя из всей доступной информации, этот эксперимент является первым, продемонстрировавшим изменённое состояние сознания как прямое следствие колебаний в гамма-ритме, вызванных в состоянии сна. Мы предполагаем, что активность в нижнем гамма-ритме опосредуется активацией быстрых интернейронов, которые, как известно по исследованиям на животных,–, генерируют гамма-колебания в корковых сетях. Предполагается, что эти корковые сети служат фильтрами в сенсорной обработке–, что может вследствие временной специфичности работы также делать возможными осознанные сновидения.

В частности мы обнаружили, что подпороговая стимуляция на частотах 25 и 40 Гц могла инициировать вторичное сознание в сновидениях. Такого эффекта не наблюдалось при стимуляции с более низкими или высокими частотами, из чего можно заключить, что скорость и/или периодичность колебательной активности может иметь причинную связь с высшими психическими функциями,, и что активность в нижнем гамма-диапазоне может действительно быть необходимым критерием для выявления вторичного сознания в сновидениях, а, возможно, даже в бодрствовании. Однако, хотя среднее увеличение в мощности в нижнем гамма-диапазоне было более выражено в случае осознания в сновидении, оно также было зарегистрировано и в случае отсутствия осознания. Мы выдвигаем гипотезу, что стимуляция в нижнем гамма-диапазоне усиливает нейрональную синхронизацию в этой полосе частот, что обеспечивает условия для возможности осознания во снах.

Что касается клинического применения, лобно–височная электростимуляция, возможно, применима для ускорения перезапуска основных ритмов мозга и таламокортикальных осцилляторов, что может восстановить функциональную связность в основных сетях, например в дорсолатеральной префронтальной зоне (DLPFC) при шизофрении,, активировать префронтальную кору при шизофрении с преобладанием негативной симптоматики, или синхронизировать либо подавить активность базальных ганглиев при, например, обцессивно-компульсивном расстройстве. Наконец, при ПТСР с повторяющимися кошмарами поддержка гамма-колебаний во время БДГ-сна может вызвать осознанное сновидение и в итоге обеспечить возможность активных изменений в содержании сна.

МЕТОДЫ

Методы и все связанные с ними ссылки доступны в онлайн-версии статьи.

Примечание: вся дополнительная информация и файлы сырых данных доступны в онлайн-версии статьи.

Благодарности

Мы благодарим A. Antal и C. Stephani за техническую консультацию, S. Weyn Banningh за сбор данных, J. Windt за плодотворную дискуссию, K. Schermelleh-Engel за консультацию по статистическим методам, C. Frenzel за техническую помощь в подготовительной работе, и A. Melnikova с C. Naefgen за помощь в сборе данных в пилотном исследовании.

Работа выполнена при поддержке the German Science Foundation (DFG Vo 650/5-1).

Вклад авторов

U.V., W.P. and M.A.N. спланировали исследование. R.H. разработал алгоритм фильтрации и провёл обработку данных. J.K.-G. and U.V. получили данные, U.V., R.H., M.A.N., W.P., A.K. and A.H. составили рукопись. Все авторы приняли участие в обсуждении результата и создании рукописи.

Финансовые претензии

Авторы заявляют об отсутствии финансовых претензий.

Информация о правах и перепечатке доступна на http://www.nature.com/ reprints/index.html.

ОНЛАЙН МЕТОДЫ

Разрешение для проведения экспериментов с людьми. Эксперимент был проведён в соответствии с принципами Хельсинской декларации и одобрен Экспертным Cоветом Организации (комиссии по этике) Геттингенского Медицинского Центра Университета, Германия.

Испытуемые. В качестве испытуемых выступили 27 здоровых добровольцев (15 женщин, 12 мужчин, Возраст 18 – 26). Во избежание систематической ошибки исследовались только наивные испытуемые, которые не имели опыта практики осознанных сновидений. Немецкие версии SCL90 (ревизия 21) (все значения по T < 63) и PSQI22 (все значения < 5) не выявили психических расстройств или расстройств сна ни в одном испытуемом. Испытуемые не находились под влиянием медикаментов, действующих на ЦНС. Все испытуемые дали информированное согласие до начала эксперимента.

Процедура. Испытуемые проводили до 4 ночей в лаборатории сна департамента клинической нейрофизиологии в медицинском центре университета Готтингена. Позволялся беспрепятственный сон до 03:00 (Дополнительный Рисунок 1). Начиная с 03:00 и после как минимум двух, как максимум трёх минут беспрепятственного БДГ-сна без пробуждений к лобно-височным зонам (Дополнительный Рисунок 2а) применялась транскраниальная стимуляция переменным током на частотах 2, 6, 12, 25, 40, 70 or 100 Гц (погрешность ±0.01 Гц), либо проводилась плацебо-сессия в течение 30 секунд. Во избежание эффекта порядка использовалась контрбалансировка применяемых частот стимуляции между испытуемыми и между ночами 1-4. Во время плацебо-сессии кнопка на устройстве для стимуляции нажималась, но не проводился электрический ток. Экспериментаторы будили исследуемых через 5-10 секунд после прекращения стимуляции либо сразу после плацебо-сессии. Вслед за этим испытуемых просили дать полный отчёт о сновидении (примеры ниже) и оценить 28 пунктов опросника LuCiD, полученного при помощи факторного анализа и прошедшего проверку валидности. Пункты опросника зачитывались экспериментаторами для испытуемых вслух. Использовался двойной слепой метод. На протяжении всех ночей велась регистрация: ЭЭГ (22 канала, Дополнительный Рисунок 2а), подъязычной ЭМГ и ЭОГ. Следует отметить, что, поскольку испытуемые не имели предыдущего опыта осознанных сновидений до данного эксперимента в лаборатории и не имели привычки запоминать свои сны, их отчёты были довольно краткими и зачастую причудливыми.

Пример отчёта об осознанном сновидении после стимуляции на 40 Гц. У меня был сон о лимонном торте. Он выглядел прозрачным, но будто бы и нет. Это как в анимации, вроде Симпсонов. И тут я начал падать, окружение изменилось, и я разговаривал с Матиасом Швейгхофером (немецкий актёр) и двумя студентами по обмену, иностранцами. Меня озадачило присутствие актёра, и они сказали мне «да, ты его уже встречал», так что я понял: «упс, ты во сне!» Я имею в виду, в то время, когда я спал! Так странно!

Пример неосознанного сновидения (6 Гц). Я долго еду на своей машине. Затем прибываю в это место, где раньше никогда не был. И там много людей. Я думаю, может я знаю некоторых из них, но они все не в духе, и я один ухожу в отдельную комнату.

Пример неосознанного сновидения (12 Гц). Про шоппинг. Я купил эти ботинки и потом там была такая девочка, она сделала – «щёлк» (испытуемая щёлкает пальцами) и отрезала себе талию, буквально. Интервьюер: отрезала свою талию? Испытуемая: да, взяла и отрезала.

ТОС (tACS) Чтобы вызвать частотно-специфичные изменения в ЭЭГ, при помощи работающего от батареи CE-сертифицированного стимулятора (NeuroConn Stimulator Plus) к испытуемым был применён синусоидальный переменный ток низкой интенсивности (полная амплитуда 250 мкА) . Конкретно, к скальпу в позициях, близких к электродам F3 и F4 и над мастоидами (TP9 and TP10) были прикреплены (Дополнительный рисунок 2а-с) четыре попарно соединённых электрода (3.5 на 4 см), что дало на скальпе максимальную плотность тока в 18 мкА на см-2. Таким образом, направление тока переменялось билатерально между лобными и височными долями. Была выбрана сила тока заведомо ниже порога сенсорной чувствительности и порога фосфенов, также во избежание нежелательных пробуждений субъекта использовались фазы плавного увеличения/снижения силы тока. Распределение вызванных ТОС скальповых потенциалов может быть реконструировано по значениям пиковых синусоидальных напряжений, зарегистрированных ЭЭГ-электродами во время стимуляции и визуализированных через сферическую интерполяцию при помощи сплайн-функции (Дополнительный Рисунок 2б). Кроме того, для изучения распределения созданных стимуляцией электрических потенциалов на внутренней поверхности мозга мы рассчитали «потенциалы твёрдой оболочки», что дало приблизительную локализацию приложенной стимуляции на внешнем слое оболочек мозга. Для получения ПТО (Дополнительный Рисунок 2с) был применен математический метод, подобный используемому в анализе плотности источников тока, а именно вычисление поверхностного лапласиана зарегистрированных скальповых потенциалов,. Дополнительный Рисунок 2 b,c отображает соответствующие приложенные потенциалы, рассчитанные по записи ЭЭГ. Следует отметить, что, хотя распределение ПТО и близко к распределению скальповых потенциалов, ПТО также возрастали в затылочной коре. Это позволяет предположить, что вызванная стимуляцией внутримозговая активность не исчерпывается лобно-височными зонами. Для вычисления ПТО по записанной ЭЭГ на первом этапе применялась сферическая интерполяция при помощи сплайн-функции (порядок сплайна = 4, максимальная степень полинома Лежандра = 10, λ = 10−5), на втором вычислялся лапласиан. Обратите внимание, что эти карты потенциалов могут использоваться только как ориентировочная оценка реальных путей проведения стимулирующего сигнала сквозь ткани мозга. Для более точного и количественного исследования потребовалась бы реалистичное моделирование методом конечных элементов (МКЭ), включающее все электрические параметры всех вовлечённых тканей,.

Анализ данных ЭЭГ. Во время стимуляции корковые сигналы ЭЭГ были полностью невидимы из-за несравнимо более мощных наведённых потенциалов, что отражено на Дополнительном Рисунке 4. Таким образом, чтобы количественно оценить корковую активность во время стимуляции, необходимо подавить этот мощный фоновый сигнал. В нашей обработке данных это было достигнуто в два этапа. На первом этапе применялась схема фильтрации шума, в которой из каждого канала ЭЭГ вычиталась корректно отмасштабированная и совмещённая по фазе доля суммы каналов TP9 и TP10. После этого применялся цифровой режекторный фильтр (Q = 40) для соответствующей частоты стимуляции, то есть 2, 6, 12, 25, 40, 70 или 100 Гц, плюс для первых двух гармоник 100 Гц, кроме того фильтр верхних частот (Бесселя 5-го порядка) на 0.7 Гц и фильтр нижних частот (Баттерворта 8-го порядка) на 70 Гц (120 Гц для 70- и 100-Гц стимуляции). На первом этапе была отфильтрована большая часть наведённого стимуляцией фонового шума в ЭЭГ, и небольшие возможные остатки сигнала стимуляции были убраны при помощи режекторных фильтров во втором этапе. Следует отметить, что для эффективного фильтрования при помощи режекторов необходима синусоидальная стимуляция с низким коэффицентом гармонических искажений и высокой стабильностью частоты. Однако эти ограничения отсутствуют при вычитании соответствующих ТОС референтных электродов, то есть в данном случае сигнала (TP9+TP10)/2. Совмещённое применение обоих методов обеспечивало подавление сигнала стимуляции на уровне ≥100 dB, что было потверждено анализом данных, полученных в лаборатории сна на болванке, лишённой какой-либо собственной ЭЭГ-активности. Подобным же образом были установлены фильтры на ЭМГ: режекторные фильтры (Q = 40) на частоте стимуляции, первой и второй её гармонике, ФВЧ на 0.7 Гц (Бесселя 5-го порядка) и ФНЧ на 70 Гц (Баттерстворта 8-го порядка). На ЭОГ-каналах применялся ФНЧ на 20 Гц. Помимо этого, ко всем сигналам был применён режекторный фильтр на 50 Гц (Q = 40), чтобы подавить сетевую наводку. Далее очищенные ЭЭГ-сигналы были обработаны для удаления артефактов движения глаз при помощи стандартной процедуры. После этого к ЭЭГ-данным применялся анализ частоты посредством быстрого преобразования Фурье (БПФ) и методов непрерывного вейвлет-преобразования. При помощи усреднения между лобными и височными площадками электродов, между стимуляциями на каждой соотвествующей частоте и плацебо-сессиями, а также между испытуемыми получены общие средние показатели мощности по БПФ как функции от частоты ЭЭГ (Дополнительный рисунок 5). Из этих результатов были вычислены отношения мощностей, показанные на Рисунке 2.

Презумпция осознанности. Осознанность во сне засчитывалась в том случае, если испытуемые демонстрировали повышенные показатели (>средняя + 2 стандартных отклонения) на шкалах опросника LuCiD «инсайт» или «диссоциация», или на обеих. Оба этих фактора имеют значимую корреляцию (r = 0.32, P = 0.000002), что позволяет предположить значительную величину разделяемой дисперсии.

Статистическая обработка. Обработка проводилась на 207 треках ЭЭГ в сочетании с корректными отчётами о сновидениях при электрической стимуляции (30 × плацебо-сессия, 31 × 2 Гц, 19 × 6 Гц, 18×12 Гц, 26×25 Гц, 44×40 Гц, 21×70 Гц, 18×100 Гц). Всего в рамках эксперимента стимуляция была применена 324 раза; однако в 89 случаях испытуемые не дали отчёта о сновидении. В 28 случаях испытуемые спонтанно проснулись из БДГ-сна (Дополнительная Таблица 1). Переменные сна анализировались методами ANOVA (Дополнительная Таблица 4), показатели LuCiD сравнивались методами MANOVA (Дополнительная Таблица 2), тестами для post-hoc сравнений c учётом поправки Бонферрони. Корреляция данных опросников и отношения мощностей ЭЭГ была проверена при помощи двухстороннего коэффицента ранговой корреляции Спирмена (Дополнительная Таблица 3). Отчёты об осознанных и неосознанных снах сравнивались при помощи двустороннего t-критерия для независимых выборок. Данные соответствовали предположениям о свойствах распределения для этих критериев (например, нормальности). Для проверки равенства дисперсии перед применением t-критерия использовался критерий Левена. Стандартное отклонение в Рисунках 2 и 3 и Дополнительном Рисунке 6 было использовано как ориентировочная оценка дисперсии. Априорными критериями исключения испытуемых были: использование медикаментов, влияющих на ЦНС, эпилепсия в анамнезе, расстройства сна (выявленные через интервью и опросник PSQI) или психические расстройства (интервью и SCL90) в анамнезе. Лабораторные данные (баллы LuCiD и соответствующие данные ЭЭГ) были исключены, если испытуемые спонтанно просыпались во время или после стимуляции (частоты перечислены в Дополнительной таблице 1). Число пробуждений для испытуемых варьировалось, но ни в одном случае не возникло нужды исключить все результаты испытуемого. Поскольку не существовало априорных данных о возможной силе эффекта, размер выборки был основан на предположении о средней силе эффекта и, так как был использован метод повторных измерений, также на умеренности нагрузки для испытуемых. Доступен дополнительный перечень методов.

Библиография: