КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 22-72-10061-П
НазваниеМетоды нелинейной динамики в исследовании полисомнографии: механизмы адаптации к нарушению режима сна при различных хронотипах
Руководитель Журавлев Максим Олегович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" , Саратовская обл
Конкурс №5071 - Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-402 - Нелинейные колебания и волны
Код ГРНТИ29.35.03
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В современном мире нарушение режима сна стало постоянной частью жизни для многих людей. Сдвиг времени фазы засыпания, дефицит сна и его нестабильность часто вызваны рабочим графиком или иными факторами. При этом, ряд исследований демонстрирует, что систематическое нарушение гигиены сна приводит не только к повышенным рискам метаболических нарушений (включая ожирение и артериальную гипертензию), но и, например, к изменениям в кишечной микробиоте, увеличением вероятности появления ранних когнитивных расстройств и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. Однако, некоторая часть населения осознанно предпочитает сдвигать время фазы засыпания на более позднее время, мотивирует это субъективным улучшение психофизиологического состояния, повышением продуктивности и общим позитивным влиянием. Примечательно, что в ряде исследований не удалось установить статистически значимого негативного влияния вынужденного нарушения цикла "сон–бодрствование" для нейропсихологических характеристик испытуемых.
Предлагаемый проект является продолжением Проекта 2022 года и направлен на дальнейшие исследования дифференциального вклада хронотипа и режима сна\бодрствования на характеристики активности головного мозга в различных стадиях сна, опираясь на подходы нелинейной динамики и радиофизики, с выходом в реальные клинические приложения. В рамках Проекта 2025 будет разработана комплексная математическая модель формирования корковой активности головного мозга с учётом циркадных и ультрадианных ритмов, и с ее использованием проведено исследование адаптационных факторов с целью разработки продвинутой технологии исследования адаптивных характеристик пациента к нарушению циркадного ритма на основе лишь холтер-исследования. Среди запланированных основных результатов реализации Проекта 2025 следует упомянуть подготовку первичных рекомендаций для выполнения оценки и исследования нарушений циркадного ритма и соответствующих адаптационных возможностей пациента на базе холтер-исследования и/или полисомнографии. Данное решение актуально для клинической практики, в частности, при терапии хронической боли, принятии решений о назначении и, даже более важно - отмене антидепрессантов различных типов, а также длительном контроле состояния пациентов сердечно-сосудистой профиля. Принципиальной особенностью настоящего Проекта является объединение специалистов из разных областей науки для решения междисциплинарной задачи по исследования регуляторных процессов сна человека с использованием подходов как классической сомнологии, так и методов нелинейной динамики и радиофизики.
Ожидаемые результаты
Решение поставленных научных задач в рамках Проекта 2025, продолжающих Проект 2022, можно отнести к вопросам современной междисциплинарной науки, полученные результаты могут быть опубликованы в высокорейтинговых изданиях, индексируемых в базах данных WoS\Scopus.
В ходе реализации Проекта планируется получить следующие научные результаты:
1. Описание соотношения параметров интенсивности быстрого (REM) и глубокого (медленного) сна с динамическими параметрами, оцениваемыми с применением НВП, ВБ, РП по сигналам ЭЭГ активности головного мозга и ЭКГ\ФПГ сигналов сердечно-сосудистой системы. Изменения интенсивности, продолжительности и цикличности фаз сна у различных хронотипов и у классов пациентов с различной степенью адаптивных параметров.
2. Математическая модель на основе многослойной сетевой системы из нелинейных осцилляторов с хаотической динамикой, связи между которыми являются нестационарными и задаются на основе современных оценок уровней нейромедиаторов сна/бодрствования (в частности, орексиновой системой регуляции). Профиль энергетического потенциала для мультистабильного состояния данной сети и описание на его основе режима сна и бодрствования пациентов\участников исследования, сравнение с современными концепциями нейрохимической организации систем сна и бодрствования.
3. База данных экспериментальных холтер-измерений длительностью от 24 до 52 часов у людей, обладающими различными хронотипами, различными режимами бодрствование\сон, дополненные ПСГ исследованиями ночного отдыха. Общее количество записей не менее 60. Классы участников исследования по принадлежности к хронотипу, режимам работы и т.д. будут, по возможности, сбалансированы.
4. Оценки динамики сонливости, стресса, давления сна на базе холтер-измерений, а также количественные ПСГ оценки стадий сна участников исследования за весь срок выполнения холтер-измерений. Сопоставление простых с точки зрения численной реализации подходов оценки вариабельности сердечного ритма, пульсовой волны, изменений артериального давления с предложенными в Проекте 2022 наукоёмкими функциональными факторами, рассчитываемыми с применением технологий ИНС и машинного обучения.
5. Математическая модель, объединяющая концепцию волновой модели динамики сна и бодрствования [Kharchenko V., Zhdanova I. (2023). Clocks & Sleep, 5(4), 686; Kharchenko V.et al (2025). bioRxiv, 2025-03] с подходом cетевого моделирования перемежающейся динамики на основе анализа динамики связанных хаотических систем, находящихся вблизи границы фазовой синхронизации, который был разработан в рамках Проекта 2022.
6. База данных полисомнографических исследований у пациентов, страдающих хронической тазовой болью (N = 50). Оценки характеристик циркадного ритма, структуры сна и микроструктуры параметров активности организма. Описание психоэмоционального состояния участников исследования на основе валидированных тестов (шкала ситуативной и личностной тревожности Спилбергера-Ханина; опросник для выявления симптомов депрессии Prime MD; госпитальная шкала депрессии и тревоги HADS; шкала Занга для самооценки тревоги; шкала Занга для самооценки депрессии; шкала депрессии Бека; шкала Гамильтона для оценки депрессии; симптоматический опросник SCL-90-R).
7. Расширение базы данных Проекта 2022 в рамках лонгитюдного исследования: добавление повторных регистраций ПСГ у добровольцев, оценки изменений ритма жизни, режима работы, самочувствия; повторные обследования у кардиолога и невролога.
8. Описание динамики адаптивных факторов, выявленных в рамках Проекта 2022, для здоровых участников с учетом изменений в режимах работы/нарушениями циркадного ритма. Сравнение с аналогичными характеристиками у пациентов с хронической психогенной тазовой болью. Результаты исследования цикличности, интенсивности, продолжительности NREM/REM сна у пациентов с патологическим болевым синдромом.
9. Математическая сетевая модель, описывающей состояния сна и бодрствования в рамках концепции ламинарной и турбулентной фаз перемежающейся динамики. Сравнительное описание результатов и параметров математического моделирования и динамику реальных характеристик экспериментальных холтер – регистраций. Эпизоды микросна/локального сна в длительные периоды бодрствования и их моделирование на основе химерных состояний сложной сети. Описание на основе модели характера циркадных нарушений при регистрации патологических случаев пациентов с болевыми синдромами.
10. Упрощенная технология исследования адаптивных характеристик пациента к нарушению циркадного ритма на основе холтер-исследования. Расчетные характеристики точности/специфичности при выполнении холтер - оценок и ПСГ анализа.
11. Первичные рекомендации для выполнения оценки и исследования нарушений циркадного ритма и/или адаптационных возможностей пациента на базе холтер-исследования и полисомнографической записи.
12. Разработка схемы – макета прибора – медицинского изделия (программно-аппаратного комплекса), осуществляющего регистрацию необходимых биомедицинских сигналов, их численную обработку и выдачу рекомендаций и заключения для клинического специалиста. Пример рекомендаций и клинических заключений.
Комплекс научных результатов направлен на фундаментальное исследование проблемы адаптации сна при нарушениях циркадного ритма с учётом хронотипов с точки зрения объективного индивидуализированнго анализа в норме и патологии. Кроме того, проводимые фундаментальные исследования имеют явное прикладное применение в рамках развития 5П медицины: предиктивности (оценка адаптивных характеристик здорового человека), профилактике (предотвращение возникновения нарушений циркадного ритма, к которым организм не способен адаптироваться), партисипативности (заинтересованность пациента в использовании технологий контроля своего организма в домашних условиях), персонализированности (оценки индивидуализированных функциональных биомаркеров), претизионности (возможность подстройки разрабатываемых технологий под возможности конкретного пациента – холтер - исследования, ПСГ, адаптация технологий в рамках мед.изделия к домашнему применению).