Trastorno conductual del sueño REM: REM sin atonía y cronobiología del sueño REM

Abstract

El trastorno conductual del sueño REM (RBD) es una entidad clínica propuesta como precursor de alfa sinucleinopatías. Corresponde a una parasomnia caracterizada por signos polisonmográficos de REM sin atonía y enacción de los sueños durante el período de sueño REM. El RBD ocurriría como consecuencia de la alteración de mecanismos troncales responsables de la mantención de la atonía. La manifestación esporádica de las manifestaciones clínicas de un paciente RBD, sugiere la existencia de factores gatillantes. Se ha observado que la alta propensión al sueño REM facilita la ocurrencia de eventos motores durante el sueño REM, tal como ocurre en la narcolepsia y en ciertos tipos de síndrome de apnea obstructiva del sueño. Uno de los objetivos de interés al inicio de nuestro proyecto fue evaluar si las manifestaciones del RBD eran exacerbadas bajo privación de sueño REM. Bajo la hipótesis inicial “existe una relación directa entre la propensión al sueño REM y los elementos motores característicos del REM sin atonía”, se exploraron mediante el análisis de la envolvente, las características motoras del RBD y se compararon a sujetos controles. La propensión al sueño REM fue medida en controles voluntarios (n=8) que fueron sometidos a 5 horas de privación selectiva de sueño REM. Se estimó el rebote y la propensión de sueño REM. No se encontraron signos objetivos de aumento de la actividad motora durante el rebote se sueño REM. Desafortunadamente, no fue posible reclutar suficientes pacientes RBD para incluirlos en el protocolo de privación selectiva de sueño REM. Dado esto, centramos nuestro trabajo en caracterizar la actividad motora del sueño REM utilizando las propiedades de la envolvente de la señal muscular, adquiriendo relevancia el diagnóstico procedural de RBD. Actualmente, el diagnóstico requiere el análisis visual de una noche completa de polisomnografia efectuada por un experto. En nuestra propuesta, los elementos fásicos y tónicos del electromiograma pueden ser extraídos mediante el análisis de la envolvente, donde su amplitud instantánea y coeficiente de variación dan detallada información de los elementos tónicos y fásicos de la señal muscular. Bajo una nueva hipótesis: “Mediante la identificación inequívoca de fenómenos fásicos y tónicos, el análisis de la envolvente de la señal muscular de los músculos mentoniano y flexor digital superficial permite discriminar pacientes con Trastorno conductual del Sueño REM respecto de sujetos sanos”, construimos retratos de fase basados en la envolvente de señales musculares en pacientes controles (n=20) y sujetos RBD (n=22). El retrato de fase de mentón en pacientes controles difiere significativamente en la proporción de épocas tónicas y fásicas respecto de los pacientes RBD. Empíricamente, encontramos que un parámetro relevante para discriminar controles y pacientes RBD fue la coherencia bilateral de actividad fásica de brazos. Se realizaron curvas ROC para evaluar la sensibilidad diagnóstica de las envolventes de mentón y brazos. Obtuvimos una especificidad de 0.98 cuando combinamos ambos parámetros. Entonces, concluímos que el análisis de la envolvente de la señal muscular durante el sueño REM es una herramienta óptima para detectar prematuramente REM sin atonía. La relevancia de este estudio radica en integrar los mecanismos de producción de la patología, anclándolos a los procesos cronobiológicos de sus manifestaciones clínicas.

REM sleep Behavior Disorder (RBD) is a clinical entity proposed as α-synucleinopathy type neurodegenerative disease forerunner. It corresponds to a REM sleep parasomnia characterized by polysomnographic signs of REM sleep without atonia and dream enactment during REM sleep. RBD occurs as a consequence of altered brainstem mechanism responsible of muscle atonia. The sporadic nature of clinical manifestations in the RBD patient, suggests the existence of triggering factors. Enhanced REM sleep propensity has been observed like to facilitate motor events during REM sleep as may occur in narcolepsy and Obstructive Sleep Apnea. One issue of interest in the initial part of our project was to evaluate if RBD manifestation were exacerbated under acute REM sleep deprivation. Under the hypothesis that there is a direct relation between REM sleep propensity and the characteristic motor elements of REM sleep without atony, we explored by mean of the envelope analysis, motor characteristics of RBD and then compared it to control subjects. REM sleep propensity was assessed in control volunteers (n=8) that were subjected to 5 hour of selective REM sleep deprivation. REM sleep rebound and REM sleep propensity were estimated. No objective signs of enhanced motor activity were evident during REM sleep rebound. Unfortunately, it was unable to recruit enough RBD patients for selective REM sleep deprivation. Then, we centered our work in characterizing REM sleep motor activity taking advantage of EMG envelope properties, where one central aspect of our thesis was related to the diagnostic procedure of RBD. Currently, RBD diagnosis requires the visual scoring of a full night polysomnography, based on opinion of some expert on electromyogram (EMG). In our proposal, phasic and tonic elements of the EMG can be extracted through the analysis of the envelope, where its instant amplitude and coefficient of variation of the envelope (CVE) give detailed and unbiased information of tonic and phasic elements. Under a new hypothesis “Through the unambiguous identification of phasic and tonic phenomena, the analysis of the envelope of the muscle signal from chin and flexor digitalis superficialis muscles, allows to discriminate patients with REM sleep behavior disorder respect to healthy subjects”, we constructed envelope-based visual phase portraits of chin and forearms EMG activity in control (n=20) and RBD subjects (n=22). Chin EMG portraits gave robust information regarding tonic and phasic events, whereas only phasic activity was informative in forearms. The phase portrait of chin in controls differed significantly in the proportion of tonic and phasic epochs respect to that of RBD patients. Empirically, we found that a relevant parameter to discriminate controls and RBD patients was the bilateral forearm coherence of phasic activity. ROC curves were produced to evaluate diagnostic accuracy of chin and forearm EMG envelopes. We obtained an accuracy of 0.98 when combining chin and forearm activity parameters. Envelope analysis of the EMG of REM sleep is an optimal diagnostic tool to prematurely detect prodromal signs of α-synucleinopathy. The relevance of this study is stated on the base of to integrate the pathology’s production mechanisms anchoring the sleep’s chronobiologic processes to the clinical manifestations.