EEG sleep patterns in mental retardation

Investigation of the sleep EEG pattern in conditions of altered brain function may prove of diagnostic value and may lead to new insights into such fundamental questions as the neurobiology of intelligence, the effects of aging on the central nervous system, and the nature and function of sleep itself.

Abstract

EEG and eye movement were recorded continously during sleep in thirty-two adult subjects with mental retardation. Included were patients with mongolism, phenylketonuria (PKU), brain damage and undifferentiated retardation. The intellectual level of these patients was independently evaluated with the Wechsler Pre-School and Primary Scale of Intelligence (WPPSI). Sleep measures in the retardates were compared with data available for normal adults and for elderly patients with chronic brain syndrome. WPPSI scores were positively correlated with emergent stage 1 EEG and with rapid eye movement (REM) activity, findings consistent with the sleep-cognition hypothesis. Compared with normal adults, mongoloid subjects showed low amounts of REM sleep, with an extreme reduction in the amount of eye movement, and quite prominent beta activity. PKU subjects showed a trend toward low values for REM and their sleep tracings manifested much epiletiform activity. Brain-damaged subjects had normal amounts of REM sleep but little stage 4 EEG compared to normal controls or to other retardates. Undifferentiated patients showed widely varying amounts of REM activity, ranging from extremely low to quite high values. Total sleep time was not reduced below normal levels in any of the retardate groups. All four groups showed atypical K complexes and a paucity of sleep spindles. The effects of age on the sleep patterns of the retardates were similar to those previously found in normals. The results suggest that investigation of the sleep EEG pattern in conditions of altered brain function may prove of diagnostic value and may lead to new insights into such fundamental questions as the neurobiology of intelligence, the effects of aging on the central nervous system, and the nature and function of sleep itself. L'EEG et les mouvements oculaires ont été enregistrés de façon continue pendant le sommeil chez trente-deux adultes arriéres mentaux. Ces sujets comportaient des cas de mongolisme, de phénylpyruvie, de lésions cérébrales et de retard indifférencé. Le niveau intellectual de ces malades a été évalué de façon indépendante au moyen du test de WPPSI. Les quantifications du sommeil des sujets arriérés ont été comparées aux données existantes chez lez adultes normaux et chez des malades âgés avec syndromes cérébraux organiques chroniques. Les scores au WPPSI sont en relation positive avec l'activité EEG rapide et les mouvements oculaires rapides, donnée en rapport avec l'hypothèse d'une relation entre sommeil et cognition. Par comparaison aux adultes normaux on trouve chez les sujets mongoliques une faible proportion de sommeil avec mouvements oculaires, et une extrême réduction de la quantité des mouvements oculaires, et une prédominance de l'activité beta. Chez les sujets avec phénylpyruvie on observe une tendance à des valuurs basses de sommeil rapide et une forte proportion d'activité épileptiforme dans les tracés de sommeil. Les sujets avec lésions cérébrales organiques ont des proportions normales de sommeil rapide, mais peu de stade IV par comparison aux contrôles normaux ou aux autres catégories de sujets arriéres. Les cas d'arriération indifférenciée montrent des quantités très variables d'activité rapide, allant de valeurs extrêmement basses à des valeurs tout à fait élevées. Le temps total de sommeil n'est inférieur au temps normal dans aucon de groupes de sujets arriéres. On observe dans les quatre groupes des complexes K atypiques et des spindles apauvris. Les effets de l'âge sur les patterns EEG de sommeil des sujets arriérés sont semblables à ceux qui ont été précédemment définis chez les normaux. II découle de ces résultats que les investigations EEG du sommeil dans certained conditions d'altération de la fonction cérébrale peuvent apporter un élément diagnostique et aboutir à des nouvelles perspectives dans des domaines aussi fondamentaux que la neurobiologie de l'intelligence, les effets de l'âge sur le système nerveux central, la nature et la fonction du sommeil luimême.