План исследовательского проекта: «Влияние сна на учебную память у студентов медицинского факультета»
Цель
- Оценить влияние качества и продолжительности сна на запоминание академического материала у студентов медфака.
Гипотезы
- Основная (альтернативная): улучшенный сон повышает объём и устойчивость учебной памяти по сравнению с нарушенным сном.
Формально: средний показатель памяти в состоянии «хороший сон» > в состоянии «ограниченный/плохой сон».
- Нулевая: различий нет.
- Доп. гипотезы: связь между параметрами сна (общая длина, эффективность, фрагментация) и типами памяти (декларативная vs процедурная); эффект модифицируется хронотипом и уровнем стресса.
Дизайн исследования
- Перекрёстный (within-subject) эксперимент: каждый участник проходит две условия в случайном порядке — «нормальный сон» и «ограниченный сон» (или «фрагментированный сон»), с Washout-периодом.
- Альтернатива: рандомизированный параллельный дизайн, если carry-over нежелателен.
Выборка и критерии
- Популяция: студенты медицинского факультета, возраст $18$–$30$.
- Включение: очное обучение, отсутствие острых/хронических нарушений сна и нейропсихиатрических заболеваний.
- Исключение: лекарства, влияющие на сон/память; сменная работа.
- Оценочная мощность: желаемая мощность $1-\beta =0.8$, уровень значимости $\alpha =0.05$. При предполагаемом эффекте (Cohen’s $d$) $=0.5$ оценка размера выборки (для двухусловного перекрёстного дизайна) по формуле для двух независимых групп (оценка верхней границы):
$$n=\frac{2(Z_{1-\alpha /2}+Z_{1-\beta }{)}^2}{d^2}$$ где $Z_{1-0.975}=1.96,Z_{0.8}=0.84$. Для $d=0.5$ даёт примерно $n\approx 64$ на группу; в перекрёстном дизайне требуемое число участников будет меньше (ориентировочно $n\approx 34$–$40$). Точный расчёт скорректировать под предполагаемую вариабельность.
Измерения и материалы
- Параметры сна: актиграфия (несколько ночей в каждой условии), дневник сна, опционально полисомнография в подвыборке; параметры — общая продолжительность сна, эффективность, латентность, фрагментация.
- Память:
- Декларативная: списки слов (немедленное и отсроченное запоминание через $24$ часа и через $1$ неделю), парные ассоциации, тест на воспроизведение лекционного материала + тесты типа multiple-choice.
- Процедурная: моторные последовательности (например, finger-tapping) с измерением улучшения.
- Контрольные переменные: уровень бодрствования (Epworth), стресс/тревога (например, PSS), кофеин/алкоголь, хронотип (MEQ), предыдущая успеваемость.
- Оценка соблюдения условий: актограф, контроль времени в кровати, опросник соблюдения.
Процедура (пример)
- Подготовительный этап: скрининг, знакомство с задачами, обучение процедурам.
- Базовая неделя: привычный сон, сбор исходных данных.
- Условие A (например, нормальный сон): участник спит обычное время $\ge 7$ часов; в утро проводится тест на немедленную память, через $24$ часа — отсроченный тест.
- Washout $\ge 3$ ночей.
- Условие B (ограниченный сон): сокращение сна до, например, $\le 5$ часов одна или несколько ночей (этически безопасный и согласованный протокол); аналогичные тесты.
- Порядок условий рандомизирован. Общая длительность для участника $\approx 3$–$4$ недель.
Анализ данных
- Предварительная обработка: проверка нормальности, управление пропусками (mixed models устойчивее).
- Основной анализ: повторные меры (RM-ANOVA) или линейные смешанные модели с фиксацией условия, порядка, времени и ковариат (хронотип, стресс). Модель:
$${\text{Score}}_{ij}={\beta }_0+{\beta }_1{\text{Condition}}_i+{\beta }_2{\text{Time}}_j+{\beta }_3\text{Condition}\times \text{Time}+u_{participant}+{\epsilon }_{ij}$$ - Тесты: парные t-тесты для сравнения условий при одном временном слоте; корреляция (Spearman/Pearson) между параметрами сна и улучшением памяти; медиаторный/модераторный анализ при необходимости.
- Оценка размера эффекта: Cohen’s $d$ и доверительные интервалы.
Этические и практические моменты
- Необходимость одобрения этической комиссии; информированное согласие; мониторинг безопасности при лишении сна.
- Предложение компенсации за участие.
Ожидаемые трудности и способы их снижения
- Несоблюдение протокола сна (низкая комплаенс): использовать актиграфию, регулярные напоминания, мотивация/компенсация.
- Влияние внешних факторов (учёба, экзамены, стресс): планирование вне экзаменационных периодов, сбор ковариат.
- Малые эффекты/недостаточная мощность: адекватный расчёт размера выборки, внутриличностный дизайн, использование чувствительных задач для памяти.
- Этические ограничения на лишение сна: ограничить длительность и частоту манипуляций, мониторинг.
- Перекрёстные эффекты обучения (практика): использовать эквивалентные параллельные версии тестов, рандомизировать порядок.
- Пропуски и потеря данных: заранее предусмотреть доп. набор участников, использовать методы мнительной импутации и смешанные модели.
Ресурсы и сроки (ориентир)
- Оборудование: актиграфы $\sim 1$–$2$ мес. использования, компьютерные тесты памяти.
- Время: набор и скрининг $1$–$2$ мес., сбор данных на участника $3$–$4$ нед., общий сбор данных $3$–$6$ мес., анализ $1$–$2$ мес.
Краткие рекомендации
- Предпочесть перекрёстный дизайн для повышения мощности.
- Использовать объективные измерения сна + реальные академические материалы для внешней валидности.
- Тщательно контролировать и регистрировать ковариаты (кофеин, стресс, хронотип).
Если нужно, могу подготовить детальный протокол процедур (таймлайны тестов, пример материалов для задач памяти, шаблон для актиграфии) — запросьте.