Цель: проверить гипотезу, что хроническое сокращение сна у студентов ухудшает рабочую память и когнитивную гибкость.
Краткий дизайн
- Тип: проспективное лонгитюдное исследование с повторными измерениями (альтернатива/дополнение — контролируемая экспериментальная фаза с частичным ограничением сна при учёте этики).
- Длительность наблюдения: две недели — три месяца (рекомендуем минимум 2\) недели для выявления хронического эффекта).
- Частота измерений: когнитивные тесты и опросы еженедельно; непрерывное измерение сна (актиграфия).
Участники
- Выборка: студенты университета; критерии включения — возраст 18\)–30\) лет, регулярная учёба; исключение — неврологические расстройства, снотворные/психотропные препараты.
- Пример размера выборки: расчёт на два сравниваемых состояния (длительный нормальный сон vs хронич. уменьшенный сон) при ожидаемом стандартизованном эффекте $d=$ 0.5\), $\alpha =$ 0.05\), мощность $1-\beta =$ 0.8\):
$$n=\frac{2(Z_{1-\alpha /2}+Z_{1-\beta }{)}^2}{d^2}=\frac{2(1.96+0.84{)}^2}{0.5^2}\approx 63\text{на группу},$$ итого ≈ 126\) участников (скорректировать на выпадение).
Переменные и измерения
- Независимая переменная (основная): хронический сон
- Количественные: средняя продолжительность сна за период (часы/ночь) — объективно через актиграфию; вариабельность сна (SD).
- Категории: нормальный ($\ge 7$ ч), умеренно сокращённый ($6$–$<7$ ч), хронически короткий ($<6$ ч).
- Дополнительно: индекс качества сна (PSQI), дневные сны (nap duration).
- Зависимые переменные:
- Рабочая память: n-back (2-back/3-back) — точность и время реакции; цифровой span (forward/backward).
- Когнитивная гибкость: task-switching paradigm (switch cost по RT/ошибкам), Wisconsin Card Sorting Test (количество ошибок и сетшитов), Stroop (интерференция).
- Ковариаты/конфаундеры: возраст, пол, академическая нагрузка, хронический стресс, депрессия/тревога (шкалы PHQ-9/GAD-7), кофеин/алкоголь/лекарства, хронотип (MEQ), физическая активность.
Процедура
- Базовый скрининг и анкетирование (включая ковариаты).
- Выдача актиграфа и инструкций; ведение дневника сна.
- Еженедельные когнитивные сессии в лабораторных условиях в одно и то же время дня для минимизации влияния циркадианных факторов.
- При экспериментальной фазе: рандомизация на группы «контроль» (поддержание обычного сна) и «ограничение сна» (например, сокращение на 1.5\)–2\) ч/ночь в течение 2\) недель) с мониторингом и этической оценкой.
Анализ данных
- Описательная статистика: средние, SD, распределения.
- Основной анализ: линейные смешанные модели (repeated measures) для каждого DV:
$$Y_{it}={\beta }_0+{\beta }_{1}Slee{p}_{it}+{\beta }_{2}Tim{e}_t+{\beta }_{3}Slee{p}_{it}\times Tim{e}_t+\gamma X_i+u_i+{\epsilon }_{it},$$ где $Y_{it}$ — результат теста у субъекта $i$ во время $t$, $Slee{p}_{it}$ — непрерывная/категориальная переменная сна, $X_i$ — ковариаты, $u_i$ — случайный эффект участника.
- Тестирование гипотез: значимость ${\beta }_1$ и ${\beta }_3$; скорректировать множественные сравнения (например, FDR).
- Дополнительные анализы: медиана/подгруппы (хронотип), анализ медиаторов (напр., усталость как медиатор), sensitivity analysis исключая пропуски.
Этические и методологические соображения
- Экспериментальное ограничение сна вызывает этические вопросы; предпочтительнее наблюдательный дизайн или мягкие ограничения с мониторингом и возможностью выхода.
- Требуется информированное согласие и мониторинг безопасности.
Возможные ограничения
- Причинно-следственная связь: в наблюдательном дизайне трудно отделить направление влияния (недосып → снижение когнитива или обратное).
- Самоотбор и внешняя валидность: студенты — ограниченная популяция, может не отражать общую взрослую популяцию.
- Измерение сна: актиграфия менее точна, чем PSG; дневники субъективны.
- Соблюдение протокола: неполное соблюдение сна/снижение комплаенса.
- Конфаундеры и остаточные смешения (например, неполностью учтённый стресс или психотропные вещества).
- Эффект обучения на когнитивных тестах при повторных измерениях — требуется контроль (практика, параллельные версии тестов).
- Мощность: если реальный эффект меньше ожидаемого $d$, потребуется большая выборка.
Рекомендации для повышения надёжности
- Использовать объективные и субъективные меры сна.
- Пререгистрация анализа и контроль множественных сравнений.
- Стратификация/моделирование ковариатов, анализ чувствительности.
- По возможности добавить PSG-подвыборку для валидации актиграфии.
(Все числовые параметры и формулы указаны выше в KaTeX.)