The influence of mild to moderate partial sleep deprivation on performance-based and self-reported cognitive control after mTBI

Abstract

Utilstrekkelig søvn kan endre kognitiv funksjon og adekvat søvn er en viktig prediktor for normal fungering. Søvn-våkenhetsforstyrrelser har økt prevalens etter en mild traumatisk hjerneskade (mTBI) og en betydelig undergruppe sliter med langvarige post-hjernerystelse symptomer (PPCS). Man har funnet en assosiasjon mellom forstyrret søvn og redusert kognitive fungering hos personer med PPCS, men det gjenstår å utforske denne sammenhengen eksperimentelt. Denne studien undersøkte hvordan mild til moderat delvis søvndeprivasjon påvirket prestasjonsbasert og selvrapportert prestasjon og anstrengelse. Utvalget (N = 58) bestod av voksne mellom 19-61 år, herunder én gruppe med (n = 7) (PPCS), og én gruppe uten (n = 14) PPCS (non-PPCS), i tillegg til friske kontroller (n = 37). Hypotesene inkluderte at (1) hele utvalget ville utvise og rapportere svakere prestasjon og forhøyet anstrengelse under delvis søvndeprivasjon, (2) det ville være gruppeforskjeller på prestasjonsbasert og selvrapporterte mål før søvndeprivasjon, samt (3) PPCS-gruppen ville ha uforholdsmessig svakere prestasjon og negativ selv-evaluering i sammenligning med non-PPCS- og kontrollgruppen under søvndeprivasjon. Deltakerne fulgte en longitudinell (14 dager, fem måletidspunkt), multippel baseline kvasi-eksperimentell protokoll. Søvn ble kontinuerlig målt ved hjelp av aktigraf. Deltakerne ble bedt om å sove to timer mindre i tre påfølgende netter etter en 10-dagers baseline-periode. Prestasjonsbasert kognitiv kontroll ble målt med Connors Continuous Performance Test 3, og selvrapportert anstrengelse og prestasjon ble undersøkt muntlig (dag 1, 7, 10, 11, 13). Resultater hentet fra rmANOVA viste en gjennomgående nedgang i både prestasjonsbasert og selvrapportert kognitiv kontroll under delvis søvndeprivasjon preget av en endring av hurtighet og nøyaktighet i retning impulsivitet. Den eneste signifikante gruppe gruppeforskjellen var i selvrapportert anstrengelse. PPCS-gruppen rapporterte signifikant forhøyede nivåer gjennom hele studieperioden. Våre preliminære funn antyder at kortere søvn kan ha en negativ effekt kognitiv kontroll. Disse konsekvensene ser allikevel ikke ut til å være uforholdsmessig uttalte hos personer som rapporterer PPCS. Til tross for at PPCS-gruppen viste prestasjoner som var sammenlignbare med begge kontrollgruppene kan dette muligens medføre økt belastning, som kan ha implikasjoner for daglig fungering. En implikasjon i forskning er behovet for å utforske og utfordre de aktuelle funnene i større og mer representative utvalg.

Nøkkelord – delvis søvndeprivasjon, PPCS, PCS, mTBI, kvasi-eksperimentelt design, kognitiv kontroll, selvrapport

Inadequate sleep alters cognitive functioning and sufficient sleep is an important predictor for general functioning. Sleep-wake disturbances show elevated prevalence following mild traumatic brain injury (mTBI) and a considerable subpopulation struggles with persistent post-concussion symptoms (PPCS). An association between impaired sleep and reduced cognitive functioning has been established in individuals with PPCS, but this relationship needs experimental investigation. The current study investigated the influence of mild to moderate partial sleep deprivation on performance-based cognitive control and self-reported performance and exertion. The sample (N = 58) consisted of adults 19-61 years of age including one group with (n =7) (PPCS), and one without (n=14) PPCS (non-PPCS), in addition to healthy controls (n = 37). We hypothesized that (1) the full sample would exhibit and report worse performance and heightened exertion during partial sleep deprivation, (2) the groups would differ on performance-based and self-reported measures before sleep deprivation, and (3) the PPCS group would show disproportionately poorer performance and negative self-evaluation relative to that of the non-PPCS and control group during sleep deprivation. Participants followed a longitudinal (14 days, five measurements) multiple-baseline quasi-experimental protocol. Sleep was continuously measured by actigraphy. Participants were asked to sleep 2 hours less for three consecutive nights after a 10-day baseline period. Performance-based cognitive control was assessed with the Connors Continuous Performance Test 3, and self-reported exertion and performance were obtained immediately after the test (day 1, 7, 10, 11, 13). Results obtained with rmANOVA showed an overall decline in both performance-based and self-reported cognitive control after sleep deprivation with a speed-accuracy shift towards impulsivity. The only statistically significant group difference was found in self-reported exertion, where the PPCS group reported elevated levels throughout the study period. Our preliminary findings indicate that shortened sleep can negatively affect cognitive control. Our study did not find evidence for disproportionally pronounced consequences in individuals who report PPCS. Despite the comparable performance of the PPCS group to both control groups, this might come at an increased cost with implications for daily life. An implication for research is a need to investigate and challenge the present findings in larger samples.

Keywords – partial sleep deprivation, PPCS, PCS, mTBI, quasi-experimental design, cognitive control, self-report