Effect of aversive stimuli on frontal alpha asymmetry during sleep

Abstract

The aim of this project was to find measurable physiological responses linked to the human experience of distress in a non-communicative state. A distress-related response has consistently been reported in healthy awake subjects in the form of power spectrum alpha band changes in frontal brain areas. Since sleep is a state of sensory detachment it was used as a model to study physiologic distress responses in a non communicative state. Changes in frontal alpha asymmetry were observed in 27 volunteers exposed to aversive and neutral (control) stimuli during sleep. Power spectrum data from frontal electroencephalographic (EEG) leads (F3 / F4) was assessed in 2 second epochs before and after administration of pain and aversive conditioned stimuli during sleep. Additionally, changes in sleep quality were evaluated following presentation of aversive stimuli in sleep. Results show that frontal alpha asymmetry changes (left > right) after aversive compared to neutral stimuli administration. Sleep was not significantly affected. Aversive stimulation produces measurable similar changes regardless of state (stage 2, rapid eye movement (REM) sleep, or wakefulness) in frontal alpha activity consistent with the implicit processing of negative emotions. This suggests that a measurable aversive response may possibly also be obtained in non-communicative states like dementia, anesthesia or coma during acute distress, providing an important clinical application

Dette prosjektet søkte å finne målbare fysiologiske responser knyttet til opplevelsen av lidelse i ikke- kommuniserende tilstander. Slike responser knyttet til ubehag har blitt rapportert i friske, våkne forsøkspersoner som endringer i alfa bånd power spectrum data i frontale områder. Da søvn er en tilstand karakterisert av sensorisk inhibering ble tilstanden benyttet som eksperimentell modell til å studere fysiologiske korrelater til lidelse i en ikke- kommuniserende tilstand. Endringer i frontal alfa asymmetri ble observert i 27 forsøkspersoner som ble eksponert for ubehagelige og nøytrale stimuli under søvn. Power spectrum data fra frontal elektroencefalografiske (EEG) avledninger (F3/F4) ble analysert i 2 sekunders epoker før og etter administrering av smerte samt ubehagelige betingede stimuli under søvn. I tillegg ble det evaluert endringer i søvnkvalitet etter presentasjon av ubehagelig stimuli. Resultatene viser at frontal alfa asymmetri endres (Venstre > Høyre) etter administrering av ubehagelig, i forhold til nøytralt stimuli. En fant ikke signifikante endringer i søvnkvalitet. Ubehagelige stimuli førte til like og målbare endringer i alfa asymmetri tilsvarende implisitt prosessering av negative emosjoner, uavhengig tilstand (S2, REM søvn eller våkenhet). Dette indikerer at en respons under akutt lidelse formodentlig kan måles også i ikke- kommunikative tilstander som demens, anestesi, eller koma, noe som vil kunne representere et viktig klinisk instrument.