Associations between Finnish Seasons and Sleep in Early Childhood

Abstract

Ympäriston valo vaikuttaa uneen. Etenkin Suomessa ja muissa pohjoismaissa valon määrä vaihtelee huomattavasti vuodenajoista riippuen. Vuodenaikojen vaikutusta uneen onkin aiemmin tutkittu paljon, mutta tutkimus on kohdistunut pääosin aikuisiin, nuoriin tai kouluikäisiin lapsiin. Vuodenaikojen vaikutuksesta varhaislapsuuden uneen ei ole juurikaan tietoa, eikä näitä tutkimuksia ole tehty unitutkimuksen kultaisen standardin, eli unipolygrafian (PSG) keinoin.

Tämän prospektiivisen poikkileikkaustutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, vaikuttavatko Suomen vuodenajat vauvojen ja pienten lasten yöuneen.

CHILD-SLEEP-syntymäkohortti koostuu Pirkanmaan neuvoloissa raskausaikana rekrytoiduista perheistä, joita on seurattu vuodesta 2011 useassa eri ikäpisteessä. Tutkimuskohortti sisältää useita eri osaotoksia. Tämä tutkimus perustuu otokseen, jossa lapsille tehtiin yhden yön koti-PSG-tutkimus yhden, kahdeksan ja 24 kuukauden iässä (n=92). PSG:n ohella tutkimuksessa hyödynnettiin perheille tehtyjä laajoja kyselyitä ja neuvoloista saatuja lasten kasvutietoja.

Ensimmäisessä osatyössä vuodenaikojen vaikutusta uneen selvitettiin vauvojen ollessa noin yhden kuukauden ikäisiä(n=85). Toisessa osatyössä vuodenaikojen vaikutusta uneen tutkittiin vauvojen ollessa kahdeksan kuukauden ikäisiä (n=72). Kolmannessa osatyössä vuodenaikojenvaikutusta arvioitiin kahdeksan (n=56) ja 24 kuukauden (n=60) ikäisten lasten yöunen aivosähkötoiminnan spektriin, joka perustuu PSG:stä tehtyihin koneellisiin automaattianalyyseihin. Spektritutkimuksen avulla arvioitiin yöunen hienorakennetta, kuten syvän unen aktiivisuutta (SWA) ja unispindelijaksoista toimintaa (SFA).

Kesällä syntyneet vauvat nukkuivat kuukauden iässä lyhyempiä yöunia, kuin syksyllä syntyneet. Lisäksi kesällä syntyneet vauvat nukkuivat enemmän R-unta kuin talvella syntyneet, ja vähemmän T-unta, kuin syksyllä ja talvella syntyneet. R-uni on vauvoilla ilmenevä univaihe joka vastaa REM-unta, kun taas T-uni on vain pienillä vauvoilla tavattava epäkypsä, välimuotoinen univaihe, joka katoaa iän myötä.

Kahdeksan kuukauden iässä vauvat nukkuivat keväällä vähemmän syvää unta ja enemmän kevyttä NREM-unta kuin syksyllä. Lisäksi keväällä vauvat havahtelivat unesta enemmän kuin syksyllä. Myös keväinen kellojen siirto heikensi vauvojen unen laatua.

Vuodenaikojen todettiin vaikuttavan myös yöunen hienorakenteeseen (SFA, SWA), mutta vaikutus oli erilainen eri ikäryhmissä: Kahdeksan kuukauden ikäisillä vauvoilla havaittiin vähemmän paikallista SFA-toimintaa keväällä verrattuna pimeämpiin vuodenaikoihin. Lisäksi syvän unen aktiivisuus (SWA) oli paikoin korkeampaa talvella kuin keväällä. Taaperoiässä (24 kk) tehdyissä tutkimuksissa sen sijaan todettiin vain niukkoja löydöksiä, SWA:n ollessa paikoin matalampaa talvella syksyyn verrattuna. Lisäksi molemmissa ikäryhmissä (8 ja 24 kk) havaittiin SFA- toiminnan vähenevän yöunen loppua kohden.

Tämä on ensimmäinen tutkimus, jossa todettiin Suomen vuodenaikojen vaikuttavan varhaislapsuuden unen rakenteeseen objektiivisen unitutkimuksen keinoin, eli unipolygrafialla. Yhteenvetona voidaan todeta, että yhden kuukauden iässä valoisin vuodenaika lyhensi yöunen kestoa, mutta aiheutti yöunen rakenteeseen myös edullisia muutoksia. Myöhemmin, kahdeksan kuukauden iässä, keväällä nopeasti lisääntyvän valoisuuden aikaan ja kellojen siirron jälkeen havaittiin sekä yöunen makro- että mikrorakenteen heikkenemistä. Taaperoiässä (24 kk) Suomen vuodenaikojen vaikutukset lasten unen rakenteeseen olivat kuitenkin aiempia ikäryhmiä vähäisempiä. Lapsen kasvun myötä vuodenaikojen vaikutus uneen saattaa siis vähentyä.

Lisäksi tutkimuksessa todettiin unispindelijaksoisen toiminnan vähenevän yöunen loppua kohden kahdeksan ja 24 kuukauden ikäisillä lapsilla. Tämä löydös havaittiin lapsilla ensimmäistä kertaa, ja se poikkeaa aiemmista aikuisilla tehdyistä havainnoista. Löydös voi liittyä unispindelitoiminnan säätelyn tai unispindeleitä tuottavien talamokortikaalisten rakenteiden kypsymättömyyteen varhaislapsuudessa.

Environmental light can affect sleep. Particularly in Finland and other Nordic countries, the amount of natural light varies substantially, depending on the season. Therefore, the effects of season on sleep have been studied quite a lot over the years. These studies, however, have been conducted mostly on adults, school-aged children, or adolescents. There is a scarcity of evidence on the effects of season on sleep during early childhood, and most of the previous data are not based on the gold standard of sleep evaluation, polysomnography (PSG).

The aim of this prospective cross-sectional study is to clarify the effect of Finnish seasons on the nighttime sleep of infants and small children.

The families of the CHILD-SLEEP birth cohort were recruited to the project from maternity clinics in Pirkanmaa hospital district during the year 2011 and subsequently followed in several age points. The study cohort has been divided into several subgroups. This study was conducted on a subgroup which participated in an ambulatory home PSG study at different ages (one, eight, and 24 months). In addition to the PSG data, other data collected from comprehensive parental questionnaires and growth measurements acquired from child health clinics were utilized. In the first sub-study, the effects of seasons on sleep were assessed when the infants were approximately one month old (n=85). In the second sub-study, the effects of seasons were assessed when the infants were approximately eight months old (n=72). In the third sub-study, the effects of seasons were analyzed in relation to the computational spectral power analysis of sleep EEG when the children were approximately eight (n=56) and 24 months (n=60) old. This allowed the analysis of sleep microstructure, such as slow wave activity (SWA) and sleep spindle frequency activity (SFA).

At the age of one months, infants born during the summer had shorter nighttime sleep than infants born during the autumn. In addition, infants born during the summer had more R sleep than infants born during the winter, and less T sleep than infants born during the autumn and winter. R sleep corresponds to REM sleep, and T sleep is an immature transient sleep stage of infancy.

At the age of eight months, infants whose PSGs were recorded during the spring, had less deep sleep (N3) and more light non-REM sleep (N2) than the PSGs conducted during the autumn. In addition, during the spring, the infants had more arousals and awakenings than during the autumn. The transition to daylight saving time also reduced the sleep quality of the infants.

The seasonal effect was also seen on sleep microstructure. In the younger age group (eight months), there were local reductions in SFA during the spring compared to darker seasons, whereas during the winter there was higher local SWA compared to the spring. In the older age group (24 months), there were only minor findings, with local SWA being lower during the winter than during the autumn. Moreover, in both age groups, SFA was decreasing across night sleep.

This is the first study to show the effects of Finnish seasons on sleep during early childhood. During very early infancy, the lightest time of year shortened the night sleep of infants but also induced some beneficial effects on sleep structure.

Later, when the infants were eight months old, lightening of sleep, more fragmented sleep, and reduction in local SFA was detected during the spring and after transition to daylight saving time. Thus, the rapid increment of natural light exposure and daylight saving time during the spring may reduce the quality of sleep in this age group.

At the age of 24 months, the effect of Finnish seasons on the sleep microstructure was minor, with the sole finding being a scarce and local reduction of SWA during the winter. Therefore, the effect of seasons on sleep structure seems to diminish with age.

This is the first study to show a diminishing overnight dynamic of SFA in children aged eight and 24 months, which differs from previous findings in adults. The present finding may be related to the immature regulation of sleep spindles during early childhood or the immature thalamocortical structures responsible for sleep spindle formation.