Executive dysfunction in patients with obstructive sleep apnea syndrome

Abstract

Uniapnean yleisin muoto on obstruktiivinen uniapneaoireyhtymä. Oireyhtymässä ylähengitystiet tukkeutuvat toistuvasti unen aikana, mikä aiheuttaa hengityskatkoksia, voimakasta kuorsausta, havahtumisia, unen laadun heikentymistä ja veren happisaturaation laskua. Noin 4% miehistä ja 2% naisista kärsii kliinisesti merkittävästä uniapneasta. Ylipainehengitys- eli CPAP-hoito estää hengitysteiden tukkeutumista ja säännöllisesti käytettynä lieventää ja korjaa oireita.

Päiväväsymyksen lisäksi uniapneaan voi liittyä mielialan ja kognitiivisen toimintakyvyn (tiedonkäsittelytoimintojen) muutoksia. Yleisimmin muutoksia ilmenee keskittymissä ja tarkkaavuudessa, uuden oppimisessa ja muistissa, tiedonkäsittelyn nopeudessa, avaruudellisrakenteellisessa hahmottamiskyvyssä ja ekseutiivisissa toiminnoissa eli toiminnanohjauksen taidoissa. Toiminnanohjauksen taidot saattavat olla uniapneassa herkimmin häiriintyvä kognition osa-alue, sillä huonolaatuinen uni ja veren kaasuepänormaaliudet heikentävät unenaikaista aivojen palautumiskykyä ja rasittavat juuri toiminnanohjauksen kannalta oleellisia aivojen etuotsalohkoja.

Väitöskirjassa selvitettiin, mitkä toiminnanohjauksen taidot häiriintyvät herkimmin uniapneassa ja miten CPAP-hoito korjaa mahdollisia muutoksia. Tätä tutkittiin tekemällä katsaus aiempiin aihetta koskeviin tutkimuksiin sekä tutkimalla uniapneaa sairastavien miesten kognitiivisia taitoja diagnosointivaiheessa ja kuuden kuukauden CPAP-hoidon jälkeen. Tuloksia verrattiin terveisiin verrokkeihin.

Tutkimuksessa todettiin, että sairaudella ei ole vaikutusta kaikkiin toiminnanohjauksen taitoihin, mutta verrattuna terveisiin uniapneapotilaat suoriutuvat heikommin toimintamallin sujuvaa vaihtamista ja visuaalispohjaista suunnittelukykyä vaativista tehtävistä. Verrattuna iänmukaisiin normiarvoihin suurin osa uniapneapotilaista suoriutuu kuitenkin normaalilla tasolla ja vain vähemmistö kärsii haittaavista muutoksista. Toiminnanohjauksen muutokset näyttävät jäävän kuitenkin pysyviksi kuuden kuukauden CPAP-hoidon jälkeen, vaikka muut sairauden oireet lievenevät. Uniapneapotilailla todettiin myös heikentynyt oppimisvaikutus testeissä verrattuna terveisiin verrokkeihin; tämä saattaa selittyä sillä, että toiminnanohjauksen muutokset esiintyvät usein yhdessä heikentyneen uuden oppimiskyvyn kanssa. Uniapneapotilaiden unen laatua tutkittaessa todettiin, että uniapneapotilailla on vähemmän virkistävää syvää unta ennen CPAP-hoitoa sekä oikeassa että vasemmassa aivopuoliskossa verrattuna terveisiin verrokkeihin. CPAP-hoidon jälkeen uniapneapotilaiden syvän unen määrä vasemmassa aivopuoliskossa normalisoitui, mutta jäi heikentyneeksi oikeassa aivopuoliskossa verrattuna terveisiin. Tämä voi olla yhteydessä visuaalispainotteisiin kognitiivisiin muutoksiin.

Tutkimustietojen perusteella voidaan todeta, että suurin osa uniapneaa sairastavista välttyy kognitiivisilta muutoksilta, jos sairautta hoidetaan. Kuitenkin pienellä osalla potilaista esiintyy rajallisia toiminnanohjauksen muutoksia, jotka saattavat heikentää heidän työkykyään ja jäädä haittaaviksi CPAP-hoidosta huolimatta. Neuropsykologisella tutkimuksella voidaan selvittää sairauteen liittyviä kognitiivisia muutoksia ja ottaa kantaa työkykyyn. Epäselvää on, aiheutuvatko uniapneapotilaiden kognitiiviset muutokset pelkästään uniapneasta vai lisääkö riskiä se, että potilailla on usein muita sairauksia kuten verenpainetta ja metabolista oireyhtymää, jotka lisäävät riskiä verisuoniperäisiin aivomuutoksiin. Myös oikean aivopuoliskon mahdollinen suurempi alttius uniapean aiheuttamille muutoksille vaatii lisätutkimusta.

The aim of this thesis was to investigate executive functions in obstructive sleep apnea syndrome (OSAS). The specific focus was to identify the most affected domains of executive functioning, to establish the severity of dysfunction and to determine the effect of continuous positive airway pressure (CPAP) treatment on executive dysfunction. In addition, verbal and visual cognitive functions were evaluated along with changes in sleep depth.

The first step was to review earlier studies concerning executive functions in OSAS. Next, in a series of original studies, 40 newly diagnosed OSAS patients and 20 healthy controls underwent a polysomnography and a neuropsychological assessment focusing on executive functions. The 20 regular CPAP users were followed up after six months with a polysomnography and a neuropsychological assessment, and 17 of the 20 controls were followed up with a neuropsychological assessment. A subgroup of 15 patients and 15 controls were included in a separate study on verbal and visual cognitive functions and local sleep depth using EEG.

The review of earlier studies showed that OSAS patients had decline in working memory, set shifting, behavioural inhibition, phonological fluency and visuospatial organizational skills, but the results were not consistent. With CPAP, OSAS patients? performance time in the behavioural inhibition task improved and the number of errors in the set shifting task decreased, but in other domains the deficits continued to persist. In the original studies for this thesis, OSAS patients showed impaired executive functioning compared to healthy controls in visuospatial organizational skills and set shifting. However, normative analysis suggested that most OSAS patients had normal performance and only a minority had mild to severe dysfunction. CPAP did not improve executive dysfunction, and patients showed no learning effect in executive tests while healthy controls did. In addition, OSAS patients who showed mild visual cognitive dysfunction also had a reduced amount of deep sleep in the right hemisphere.

Executive dysfunction in OSAS seems to be limited to visuospatial organizational skills and set shifting. Only a minority of patients show impaired performance, but the impairment may persist even after longterm treatment.