Final Report on the Portable Computerized Assessments of Sleepy Drivers in Operational Environments, June 29, 2011

Excessive daytime sleepiness underpins a large number of the reported motor vehicle crashes. Fair and accurate field measures are needed to identify at-risk drivers who have been identified as potentially driving in a sleep deprived state on the basis of erratic driving behavior. The purpose of this research study was to evaluate a set of cognitive tests that can assist Motor Vehicle Enforcement Officers on duty in identifying drivers who may be engaged in sleep impaired driving. Currently no gold standard test exists to judge sleepiness in the field. Previous research has shown that Psychomotor Vigilance Task (PVT) is sensitive to sleep deprivation. The first goal of the current study was to evaluate whether computerized tests of attention and memory, more brief than PVT, would be as sensitive to sleepiness effects. The second goal of the study was to evaluate whether objective and subjective indices of acute and cumulative sleepiness predicted cognitive performance. Findings showed that sleepiness effects were detected in three out of six tasks. Furthermore, PVT was the only task that showed a consistent slowing of both ‘best’, i.e. minimum, and ‘typical’ responses, median RT due to sleepiness. However, PVT failed to show significant associations with objective measures of sleep deprivation (number of hours awake). The findings indicate that sleepiness tests in the field have significant limitations. The findings clearly show that it will not be possible to set absolute performance thresholds to identify sleep-impaired drivers based on cognitive performance on any test. Cooperation with industry to adjust work and rest cycles, and incentives to comply with those regulations will be critical components of a broad policy to prevent sleepy truck drivers from getting on the road.

Diagnostic Tools for Identifying Sleepy Drivers in the Field, RB21-012, 2013

The overarching goal of this project was to identify and evaluate cognitive and behavioral indices that are sensitive to sleep deprivation and may help identify commercial motor vehicle drivers (CMV) who are at-risk for driving in a sleep deprived state and may prove useful in field tests administered by officers. To that end, we evaluated indices of driver physiognomy (e.g., yawning, droopy eyelids, etc.) and driver behavioral/cognitive state (e.g. distracted driving) and the sensitivity of these indices to objective measures of sleep deprivation. The measures of sleep deprivation were sampled on repeated occasions over a period of 3.5-months in each of 44 drivers diagnosed with Obstructive Sleep Apnea (OSA) and 22 controls (matched for gender, age within 5 years, education within 2 years, and county of residence for rural vs. urban driving). Comprehensive analyses showed that specific dimensions of driver physiognomy associated with sleepiness in previous research and face-valid composite scores of sleepiness did not: 1) distinguish participants with OSA from matched controls; 2) distinguish participants before and after PAP treatment including those who were compliant with their treatment; 3) predict levels of sleep deprivation acquired objectively from actigraphy watches, not even among those chronically sleep deprived. Those findings are consistent with large individual differences in driver physiognomy. In other words, when individuals were sleep deprived as confirmed by actigraphy watch output they did not show consistently reliable behavioral markers of being sleep deprived. This finding held whether each driver was compared to him/herself with adequate and inadequate sleep, and even among chronically sleep deprived drivers. The scientific evidence from this research study does not support the use of driver physiognomy as a valid measure of sleep deprivation or as a basis to judge whether a CMV driver is too fatigued to drive, as on the current Fatigued Driving Evaluation Checklist.. Fair and accurate determinations of CMV driver sleepiness in the field will likely require further research on alternative strategies that make use of a combination of information sources besides driver physiognomy, including work logs, actigraphy, in vehicle data recordings, GPS data on vehicle use, and performance tests.

Alterations in Postural Control during the World's Most Challenging Mountain Ultra-Marathon

We investigated postural control (PC) effects of a mountain ultra-marathon (MUM): a 330-km trail run with 24000 m of positive and negative change in elevation. PC was assessed prior to (PRE), during (MID) and after (POST) the MUM in experienced ultra-marathon runners (n = 18; finish time = 126+/-16 h) and in a control group (n = 8) with a similar level of sleep deprivation. Subjects were instructed to stand upright on a posturographic platform over a period of 51.2 seconds using a double-leg stance under two test conditions: eyes open (EO) and eyes closed (EC). Traditional measures of postural stability (center of pressure trajectory analysis) and stabilogram-diffusion analysis (SDA) parameters were analysed. For the SDA, a significantly greater short-term effective diffusion was found at POST compared with PRE in the medio-lateral (ML; Dxs) and antero-posterior (AP) directions (Dys) in runners (p<0.05) The critical time interval (Ctx) in the ML direction was significantly higher at MID (p<0.001) and POST (p<0.05) than at PRE in runners. At MID (p<0.001) and POST (p<0.05), there was a significant difference between the two groups. The critical displacement (Cdx) in the ML was significantly higher at MID and at POST (p<0.001) compared with PRE for runners. A significant difference in Cdx was observed between groups in EO at MID (p<0.05) and POST (p<0.005) in the ML direction and in EC at POST in the ML and AP directions (p<0.05). Our findings revealed significant effects of fatigue on PC in runners, including, a significant increase in Ctx (critical time in ML plan) in EO and EC conditions. Thus, runners take longer to stabilise their body at POST than at MID. It is likely that the mountainous characteristics of MUM (unstable ground, primarily uphill/downhill running, and altitude) increase this fatigue, leading to difficulty in maintaining balance.

Traitement de la dépression résistante par l'association citalopram-lithium. Méthodologie d'une étude multicentrique en double aveugle et résultats préliminaires [Treatment of resistant depression with the citalopram-lithium combination. Methodology of a double-blind multicenter study and preliminary results].

Citalopram, a new bicyclic antidepressant, is the most selective serotonin reuptake inhibitor. In a number of double-blind controlled studies, citalopram was compared to placebo and to known tricyclic antidepressants. These studies have shown their efficacy and good safety. The inefficacy of a psychotropic treatment in at least 20% of depressives has led a number of authors to propose original drug combinations and associations, like antidepressant/lithium (Li), antidepressant/sleep deprivation (agrypnia), antidepressant/ECT, or antidepressant/LT3. The aim of this investigation is to evaluate the clinical effectiveness and safety of a combined citalopram/lithium treatment in therapy-resistant patients, taking account of serotonergic functions, as tested by the fenfluramine/prolactin test, and of drug pharmacokinetics and pharmacogenetics of metabolism. DESIGN OF THE STUDY: A washout period of 3 days before initiating the treatment is included. After an open treatment phase of 28 days (D) with citalopram (20 mg D1-D3; 40 mg D4-D14; 40 or 60 mg D15-D28; concomitant medication allowed: chloral, chlorazepate), the nonresponding patients [less than 50% improvement in the total score on the 21 item-Hamilton Depression Rating Scale (HDRS)] are selected and treated with or without Li (randomized in double-blind conditions: citalopram/Li or citalopram/placebo) during the treatment (D29-D35). Thereafter, all patients included in the double-blind phase subsequently receive an open treatment with citalopram/Li for 7 days (D36-D42). The hypothesis of a relationship between serotoninergic functions in patients using the fenfluramine/prolactin test (D1) and the clinical response to citalopram (and Li) is assessed. Moreover, it is evaluated whether the pharmacogenetic status of the patients, as determined by the mephenytoin/dextromethorphan test (D0-D28), is related to the metabolism of fenfluramine and citalopram, and also to the clinical response. CLINICAL ASSESSMENT: Patients with a diagnosis of major depressive disorders according to DSM III are submitted to a clinical assessment of D1, D7, D14, D28, D35, D42: HDRS, CGI (clinical global impression), VAS (visual analog scales for self-rating of depression), HDRS (Hamilton depression rating scale, 21 items), UKU (side effects scale), and to clinical laboratory examens, as well as ECG, control of weight, pulse, blood pressure at D1, D28, D35. Fenfluramine/prolactin test: A butterfly needle is inserted in a forearm vein at 7 h 45 and is kept patent with liquemine. Samples for plasma prolactin, and d- and l-fenfluramine determinations are drawn at 8 h 15 (base line). Patients are given 60 mg fenfluramine (as a racemate) at 8 h 30. Kinetic points are determined at 9 h 30, 10 h 30, 11 h 30, 12 h 30, 13 h 30. Plasma levels of d- and l-fenfluramine are determined by gas chromatography and prolactin by IRNA. Mephenytoin/dextromethorphan test: Patients empty their bladders before the test; they are then given 25 mg dextropethorphan and 100 mg mephenytoin (as a racemate) at 8 h 00. They collect all urines during the following 8 hours. The metabolic ratio is determined by gas chromatography (metabolic ratio dextromethorphan/dextrorphan greater than 0.3 = PM (poor metabolizer); mephenytoin/4-OH-mephenytoin greater than 5.6, or mephenytoin S/R greater than 0.8 = PM). Citalopram plasma levels: Plasma levels of citalopram, desmethylcitalopram and didesmethylcitalopram are determined by gas chromatography--mass spectrometry. RESULTS OF THE PILOT STUDY. The investigation has been preceded by a pilot study including 14 patients, using the abovementioned protocol, except that all nonresponders were medicated with citalopram/Li on D28 to D42. The mean total score (n = 14) on the 21 item Hamilton scale was significantly reduced after the treatment, ie from 26.93 +/- 5.80 on D1 to 8.57 +/- 6.90 on D35 (p less than 0.001). A similar patCitalopram, a new bicyclic antidepressant, is the most selective serotonin reu

Targeted inactivation of hypocretin receptors in dopaminergic and noradrenergic systems alters brain activity in wakefulness

Since the discovery of hypocretins/orexins (Hcrt/Ox) in 1998, several narcoleptic mouse models, such as Hcrt-KO, Hcrtrl-KO, Hcrtr2-KO and double receptors KO mice, and orexin-ataxin transgenic mice were generated. The available Hcrt mouse models do not allow the dissection of the specific role of Hcrt in each target region. Dr. Anne Vassalli generated loxP-flanked alleles for each Hcrt receptor, which are manipulated by Cre recombinase to generate mouse lines with disrupted Hcrtrl or Hcrtr2 (or both) in cell type-specific manner. The role of noradrenaline (NA) and dopamine (OA) in ttie regulation of vigilance states is well documented. The purpose of this thesis is to explore the role of the Hcrt input into these two monoaminergic systems. Chronic loss of Hcrtrl in NA neurons consolidated paradoxical sleep (PS), and altered wakefulness brain activity in baseline, during the sleep deprivation (SD), and when mice were challenged by a novel environment, or exposed to nest-building material. The analysis of alterations in the sleep EEG delta power showed a consistent correlation with the changes in the preceding waking quality in these mice. Targeted inactivation of Hcrt input into DA neurons showed that Hcrtr2 inactivation present the strongest phenotype. The loss of Hcrtr2 in DA neurons caused modified brain activities in spontaneous wakefulness, during SD, and in novel environmental conditions. In addition to alteration of wakefulness quality and quantity, conditional inactivation of Hcrtr2 in DA neurons caused an increased in time spent in PS in baseline and a delayed and less complete PS recovery after SD. In the first 30 min of sleep recovery, single (i.e. for Hcrtrl or Hcrtr2) conditional knockout receptor mice had opposite changes in delta activity, including an increased power density in the fast delta range with specific inactivation of Hcrtr2, but a decreased power density in the same range with specific inactivation of Hcrtrl in DA cells. These studies demonstrate a complex impact of Hcrt receptors signaling in both NA and DA system, not only on quantity and quality of wakefulness, but also on PS amount regulation as well as on SWS delta power expression. -- Depuis la découverte des hypocrétines/orexines (Hcrt/Ox) en 1998, plusieurs modèles de souris, narcoleptiques telles que Hcrt-KO, Hcrtr2-KO et récepteurs doubles KO et les souris transgéniques orexine-ataxine ont été générés. Les modèles de souris Hcrt disponibles ne permettaient pas la dissection du rôle spécifique de l'Hcrt dans chaque noyau neuronal cible. Notre laboratoire a généré des allèles loxP pour chacun des 2 gènes codant pour les récepteurs Hcrtr, qui sont manipulés par recombinase Cre pour générer des lignées de souris avec Hcrtrl inactivé, ou Hcrtr2 inactivé, (ou les deux), spécifiquement dans un type cellulaire particulier. Le rôle de la noradrénaline (NA) et la dopamine (DA) dans la régulation des états de vigilance est bien documentée. Le but de cette thèse est d'étudier le rôle de l'afférence Hcrt dans ces deux systèmes monoaminergiques au niveau de l'activité cérébrale telle qu'elle apparaît dans l'électroencéphalogramme (EEG). Mon travail montre que la perte chronique de Hcrtrl dans les neurones NA consolide le sommeil paradoxal (PS), et l'activité cérébrale de l'éveil est modifiée en condition spontanée, au cours d'une experience de privation de sommeil (SD), et lorsque les souris sont présentées à un nouvel environnement, ou exposées à des matériaux de construction du nid. Ces modifications de l'éveil sont corrélées à des modifications de puissance de l'activité delta du sommeil lent qui le suit. L'inactivation ciblée des Hcrtrs dans les neurones DA a montré que l'inactivation Hcrtr2 conduit au phénotype le plus marqué. La perte de Hcrtr2 dans les neurones DA mène à des modification d'activité cérébrale en éveil spontané, pendant SD, ainsi que dans des conditions environnementales nouvelles. En plus de l'altération de la qualité de l'éveil et de la quantité, l'inactivation conditionnelle de Hcrtr2 dans les neurones DA a provoqué une augmentation du temps passé en sommeil paradoxal (PS) en condition de base, et une reprise retardée et moins complète du PS après SD. Dans les 30 premières minutes de la récupération de sommeil, les modèles inactivés pour un seul des récepteurs (ie pour Hcrtrl ou Hcrtr2 seulement) montrent des changements opposés en activité delta, en particulier une densité de puissance accrue dans le delta rapide avec l'inactivation spécifique de Hcrtr2, mais une densité de puissance diminuée dans cette même gamme chez les souris inactivées spécifiquement en Hcrtrl dans les neurones DA. Ces études démontrent un impact complexe de l'inactivation de la neurotransmission au niveau des récepteurs d'Hcrt dans les deux compartiments NA et DA, non seulement sur la quantité et la qualité de l'éveil, mais aussi sur la régulation de quantité de sommeil paradoxal, ainsi que sur l'expression de la puissance delta pendant le sommeil lent.

Different stress modalities result in distinct steroid hormone responses by male rats

Since both paradoxical sleep deprivation (PSD) and stress alter male reproductive function, the purpose of the present study was to examine the influence of PSD and other stressors (restraint, electrical footshock, cold and forced swimming, N = 10 per group) on steroid hormones in adult Wistar male rats. Rats were submitted to chronic stress for four days. The stressors (footshock, cold and forced swimming) were applied twice a day, for periods of 1 h at 9:00 and 16:00 h. Restrained animals were maintained in plastic cylinders for 22 h/day whereas PSD was continuous. Hormone determination was measured by chemiluminescent enzyme immunoassay (testosterone), competitive immunoassay (progesterone) and by radioimmunoassay (corticosterone, estradiol, estrone). The findings indicate that PSD (13.7 ng/dl), footshock (31.7 ng/dl) and cold (35.2 ng/dl) led to lower testosterone levels compared to the swimming (370.4 ng/dl) and control (371.4 ng/dl) groups. However, progesterone levels were elevated in the footshock (4.5 ng/ml) and PSD (5.4 ng/ml) groups compared to control (1.6 ng/ml), swimming (1.1 ng/ml), cold (2.3 ng/ml), and restrained (1.2 ng/ml) animals. Estrone and estradiol levels were reduced in the PSD, footshock and restraint groups compared to the control, swimming and cold groups. A significant increase in corticosterone levels was found only in the PSD (299.8 ng/ml) and footshock (169.6 ng/ml) groups. These changes may be thought to be the full steroidal response to stress of significant intensity. Thus, the data suggest that different stress modalities result in distinct steroid hormone responses, with PSD and footshock being the most similar.

Gentle handling temporarily increases c-Fos in the substantia nigra pars compacta

Dopaminergic neurotransmission is involved in the regulation of sleep. In particular, the nigrostriatal pathway is an important center of sleep regulation. We hypothesized that dopaminergic neurons located in substantia nigra pars compacta (SNpc) could be activated by gentle handling, a method to obtain sleep deprivation (SD). Adult male C57/BL6J mice (N = 5/group) were distributed into non-SD (NSD) or SD groups. SD animals were subjected to SD once for 1 or 3 h by gentle handling. Two experiments were performed. The first determined the activation of SNpc neurons after SD, and the second examined the same parameters after pharmacologically induced dopaminergic depletion using intraperitoneal reserpine (2 mg/kg). After 1 or 3 h, SD and NSD mice were subjected to motor evaluation using the open field test. Immediately after the behavioral test, the mice were perfused intracardially to fix the brain and for immunohistochemical analysis of c-Fos protein expression within the SNpc. The open field test indicated that SD for 1 or 3 h did not modify motor behavior. However, c-Fos protein expression was increased after 1 h of SD compared with the NSD and 3-h SD groups. These immunohistochemistry data indicate that these periods of SD are not able to produce dopaminergic supersensitivity. Nevertheless, the increased expression of c-Fos within the SNpc suggests that dopaminergic nigral activation was triggered by SD earlier than motor responsiveness. Dopamine-depleted mice (experiment 2) exhibited a similar increase of c-Fos expression compared to control animals indicating that dopamine neurons are still activated in the 1-h SD group despite the exhaustion of dopamine. This finding suggests that this range (2-5-fold) of neuronal activation may serve as a marker of SD.

Människans liv med sömnbesvär och hur människor med sömnbesvär upplever kognitiv beteendeterapi

Sleep disorders are a common health problem in western countries. Every third working age person suffers from sleep deprivation and that often leads to other health problems as well. One can end up in a vicious circle, which can further decrease mood and ability to function. The aim of this thesis is to illustrate how sleep deprivation affects the lives of working age population and to deepen our understanding of life with sleep deprivation. Study questions are: how does sleep deprivation affect a working age person’s life and what kind of experiences do people have about cognitive-behavioural therapy as a treatment to sleep disorders. Theoretical perspective is based on clinical nursing science theories and the humanist view of man, which sees human as an entity. The methodology used is phenomenological approach and data analysis is conducted by using Ricœur’s hermeneutic phenomenological interpretation method. The empirical part is divided into two different sections. The material of the study consists of interviews and surveys done by people who have experienced sleep deprivation or sleep disorders. Two interviewees talked about their lives with sleep disorders and there are 21 surveys conducted on people’s experiences on cognitive-behavioural therapy. The partakers in the two sections are different people. The results show that people with sleep disorders can end up in a vicious circle of sleep deprivation and in worst cases a sleep disorder can take charge of a person’s whole life. Sleep disorder can cause shame and fear of stigma. Nevertheless, someone suffering from a sleep disorder can find strength and solutions to control the difficult situation. This study proves that both nursing staff and other people have little information about difficulties in sleeping and awareness should be improved in clinical nursing. A health-care provider has an essential role in preventing someone ending up in a vicious circle of sleep deprivation and cognitive-behavioural therapy can contribute to good health. Reflection at the end of cognitive-behavioural sleep therapy course helps patients to continue their learning process. When someone is sleep deprived, it means that they have control over the situation, but when someone has a sleep disorder, that person does not have the strength to control the situation.

Modulation différentielle par la privation de sommeil des processus attentionnels frontaux et pariétaux: une étude de potentiels évoqués cognitifs

L’objectif de la présente étude visait à évaluer les effets différentiels de la privation de sommeil (PS) sur le fonctionnement cognitif sous-tendu par les substrats cérébraux distincts, impliqués dans le réseau fronto-pariétal attentionnel, lors de l’administration d’une tâche simple et de courte durée. Les potentiels évoqués cognitifs, avec sites d’enregistrement multiples, ont été prévilégiés afin d’apprécier les effets de la PS sur l’activité cognitive rapide et ses corrélats topographiques. Le matin suivant une PS totale d’une durée de 24 heures et suivant une nuit de sommeil normale, vingt participants ont exécuté une tâche oddball visuelle à 3 stimuli. L’amplitude et la latence ont été analysées pour la P200 et la N200 à titre d’indices frontaux, tandis que la P300 a été analysée, à titre de composante à contribution à la fois frontale et pariétale. Suite à la PS, une augmentation non spécifique de l’amplitude de la P200 frontale à l’hémisphère gauche, ainsi qu’une perte de latéralisation spécifique à la présentation des stimuli cibles, ont été observées. À l’opposé, l’amplitude de la P300 était réduite de façon prédominante dans la région pariétale pour les stimuli cibles. Enfin, un délai de latence non spécifique pour la N200 et la P300, ainsi qu’une atteinte de la performance (temps de réaction ralentis et nombre d’erreurs plus élevé) ont également été objectivées. Les résultats confirment qu’une PS de durée modérée entraîne une altération des processus attentionnels pouvant être objectivée à la fois par les mesures comportementales et électrophysiologiques. Ces modifications sont présentes à toutes les étapes de traitement, tel que démontré par les effets touchant la P200, la N200 et la P300. Qui plus est, la PS affecte différemment les composantes à prédominance frontale et pariétale.

Analyse de l’activité en ondes lentes et des oscillations lentes précédant le somnambulisme

Diverses études se sont penchées sur les paramètres EEG du sommeil en ondes lentes, y compris l’activité en ondes lentes en lien avec le somnambulisme, mais les résultats se révèlent inconsistants et contradictoires. Le premier objectif de la présente étude était d’analyser quantitativement l’EEG en sommeil en mesurant les fluctuations de puissance spectrale en delta (1-4 Hz) et delta lent (0.5-1 Hz) avant des épisodes de somnambulisme. Le second était de détecter les oscillations lentes (> 75 μV, fréquence d'environ 0.7-0.8 Hz) et très lentes (> 140 μV, fréquence d'environ 0.7-0.8 Hz) afin d'examiner leur changement d'amplitude et de densité avant de tels épisodes. Suite à une privation de sommeil de 25 heures, les enregistrements polysomnographiques de 22 adultes atteints de somnambulisme ont été scrutés. L’analyse des 200 secondes avant les épisodes révèle que ceux-ci ne sont pas précédés d’une augmentation graduelle de puissance spectrale en delta ni en delta lent, tant sur les dérivations frontale, centrale que pariétale. Toutefois, une hausse statistiquement significative de la densité des oscillations lentes et des oscillations très lentes a été observée au cours des 20 sec immédiatement avant le début des épisodes. Reste à déterminer le rôle exact de ces paramètres de l’EEG en sommeil par rapport à la manifestation et au diagnostic des parasomnies en sommeil lent.

Interactions entre le sommeil, l’attention et le contrôle postural chez des sujets jeunes et âgés

Les pertes d’équilibre représentent une cause importante de blessure et de mortalité, notamment sur le milieu du travail et chez les personnes âgées. Cette thèse explore les effets du manque de sommeil sur le contrôle postural en fonction de l’âge et s’intéresse à l’influence des ressources attentionnelles, perceptuelles et motrices sur la relation entre le sommeil et le contrôle postural. Des sujets jeunes et âgés ont effectué diverses tâches posturales statiques sur des plates-formes de force après une nuit de sommeil et après 25 heures de privation de sommeil. L’étendue et la vitesse des déplacements du centre de pression ont été mesurées en gardant les yeux ouverts et les yeux fermés sous trois niveaux de charge cognitive. Les résultats montrent que la privation de sommeil a augmenté l’étendue du centre de pression dans les deux groupes d’âge et a augmenté la vitesse du centre de pression chez les sujets âgés. De plus, les effets de la privation de sommeil sur le contrôle postural étaient davantage prononcés lorsque les sujets âgés gardent les yeux fermés. L’augmentation de la charge cognitive sous privation de sommeil a poussé la majorité des sujets jeunes à adopter un contrôle postural plus statique, alors que chez les sujets âgés, les effets de la charge cognitive ne se surajoutaient pas à ceux de la privation de sommeil. Ces observations suggèrent que la privation de sommeil ait des effets déstabilisateurs sur le contrôle postural qui sont plus marqués chez les personnes âgées, surtout lorsque les informations visuelles sont altérées. Il est donc proposé que le manque de sommeil soit un facteur de risque significatif pour les chutes.

Effets de privations sélectives en sommeil lent et en sommeil paradoxal sur l'attention automatique et sélective

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Impact de l’âge sur les effets de la caféine sur la vigilance chez les sujets jeunes et d’âge moyen

La grande disponibilité et les propriétés psychostimulantes de la caféine en font l’un des psychostimulants les plus consommés mondialement. Sa capacité à augmenter la vigilance serait reliée à son action antagoniste des récepteurs adénosinergiques. Le vieillissement s'accompagne de changements dans les mécanismes de régulation de la vigilance, y compris le système adénosinergique, qui pourraient moduler les effets de la caféine. Alors que plusieurs études ont investigué les impacts de la caféine sur la vigilance chez une population jeune, peu ont identifié les effets chez une population plus âgée. Deux protocoles expérimentaux pouvant distinguer les effets différentiels de la caféine selon l’âge ont été élaborés. La première étude a évalué les effets de 200 mg de caféine sur la vigilance, comparée à un placebo, chez une population jeune et d’âge moyen lors d’une privation de sommeil de 25 heures. L’augmentation de la vigilance subjective et de la performance psychomotrice suite à l’administration de caféine est comparable dans les deux groupes d’âge. Or, des modifications de la puissance spectrale de certaines bandes de fréquences de l’EEG d’éveil suite à l’administration de la caféine sont spécifiques au groupe d’âge moyen. Une deuxième étude a évalué les effets de 200 mg de caféine sur la vigilance, comparée à un placebo, chez des sujets jeunes et d’âge moyen consommateurs légers de caféine. La caféine n’a pas augmenté la vigilance subjective des consommateurs légers. Par ailleurs, la caféine a augmenté la performance psychomotrice de façon similaire dans les deux groupes d’âge. De plus, on remarque que la caféine induit des modifications de la puissance spectrale sur certaines bandes de fréquences à l’EEG chez le groupe d’âge moyen uniquement. Ces travaux suggèrent tout d’abord que la caféine tend à augmenter la vigilance, peu importe le niveau basal d’alerte. De plus, malgré l’absence d’effet subjectif de la caféine sur la vigilance, les consommateurs légers de caféine montrent des effets sur les mesures objectives de la vigilance. Bien que la caféine augmente la vigilance chez les deux groupes d’âge, la spécificité de certaines modifications relevées à l’EEG suggère une augmentation de la sensibilité à la caféine selon l’âge. Il est possible qu’il existe des changements du système adénosinergique au cours du vieillissement qui sous-tendent les effets différentiels de la caféine au cours du vieillissement.

Étude de l’implication de la Neuroligine 1 dans le processus homéostatique de régulation du sommeil chez la souris

Le sommeil est essentiel au bon fonctionnement de l’organisme. Ce dernier est régulé, entre autres, par le processus de régulation homéostatique qui dépend de la pression de sommeil accumulée suite à l’éveil. Des études ont suggéré que ce processus pourrait être lié à la plasticité synaptique, et que le changement de la pression de sommeil affecterait le degré de plasticité du cerveau. Les récepteurs N-méthyl-D-aspartate, des médiateurs importants de plasticité, semblent impliqués dans les conséquences délétères du manque de sommeil ainsi que dans la régulation de la synchronisation corticale caractéristique du sommeil lent profond. Leur activité est contrôlée par Neuroligine 1 (NLGN1), une molécule d’adhésion synaptique. Une mutation de Nlgn1 a des effets similaires à ceux de la privation de sommeil sur la mémoire et le comportement. Dans le manuscrit de mon mémoire, nous présentons l’hypothèse d’une implication de NLGN1 dans la régulation du sommeil et de l’éveil. Pour tester cette hypothèse, l’expression d’ARNm et de protéine NLGN1 a été mesurée suite à une privation de sommeil et le sommeil de souris n’exprimant pas NLGN1 a été caractérisé. Les résultats de mon projet de maîtrise montrent, en premier lieu, qu’une augmentation de la pression pour dormir altère l’expression de l’ARNm et de la protéine NLGN1 chez la souris. De plus, nos observations révèlent qu’une mutation de Nlgn1 diminue la quantité d’éveil et modifie l’activité spectrale en éveil et en sommeil. Ces observations dévoilent l’importance de NLGN1 dans le maintien de l’éveil et la régulation du sommeil, et supportent un rôle de NLGN1 dans la régulation de l’activité neuronale.

Les ondes en sommeil lent au cours du vieillissement normal : marqueurs du processus homéostatique et de la cognition

Les ondes lentes (OL) et les fuseaux de sommeil (FS) caractérisent le sommeil lent. Ces ondes sont particulièrement vulnérables aux effets du vieillissement, et ce, dès le milieu de l’âge adulte. La signification fonctionnelle de ces changements demeure toutefois inconnue. Les OL constituent des marqueurs sensibles de la pression homéostatique au sommeil qui augmente avec la durée de l’éveil et qui diminue avec la durée de sommeil. L’hypothèse que les changements des OL puissent refléter une altération de la régulation homéostatique demeure toujours matière à débat dans la littérature. D’autre part, les FS et les OL ont tous deux été associés à la plasticité cérébrale et à la cognition. La correspondance entre les ondes en sommeil lent et le fonctionnement cognitif au cours du vieillissement normal demeure peu étudiée et les résultats sont inconsistants. L’objectif de cette thèse est de déterminer comment l’âge affecte la réponse homéostatique des OL et d’évaluer l’association entre les caractéristiques des ondes en sommeil lent et les performances cognitives chez des personnes d’âge moyen et âgées. La première étude a évalué l’effet de 25 heures d’éveil sur les OL durant un épisode de sommeil de récupération diurne chez de jeunes adultes et des personnes d’âge moyen. Comparativement aux jeunes, les personnes d’âge moyen ont montré une augmentation atténuée de la densité des OL après la privation de sommeil. Elles ont également montré une augmentation plus faible de la synchronisation neuronale durant une OL dans les régions frontales et préfrontales, mesurée par l’amplitude et la pente des OL. La deuxième étude a évalué le lien prédictif des OL, des FS et de l’architecture du sommeil sur les performances à des tests neuropsychologiques mesurant les capacités attentionnelles, les fonctions exécutives et les capacités d’apprentissage verbal chez des participants d’âge moyen et âgés en bonne santé. Seule la fluence verbale était associée à la densité et à la pente des OL. Les OL ne semblent donc pas constituer un marqueur stable du fonctionnement cognitif. Comparativement aux OL, les caractéristiques des FS étaient associées de façon plus systématique aux performances cognitives et plus particulièrement aux capacités d’apprentissage et aux fonctions attentionnelles. Dans l’ensemble, cette thèse suggère que l’augmentation plus faible de la synchronisation neuronale dans les régions antérieures après une privation de sommeil est expliquée par une plasticité synaptique réduite chez les personnes d’âge moyen comparativement aux jeunes. Par ailleurs, la capacité à générer une activité neuronale synchronisée, mesurée par les OL, ne prédit ni la capacité à maintenir le sommeil durant le jour, ni les fonctions cognitives de façon consistante. Les FS, quant à eux, représentent un meilleur marqueur du fonctionnement cognitif au cours du vieillissement normal. Les FS pourraient refléter une meilleure intégrité anatomique/physiologique des réseaux neuronaux impliqués dans les capacités attentionnelles et d’apprentissage.