Sleep States in Premature Infants
Authors: Parmelee Arthur H. , Wenner Waldemar H. , Akiyama Yoshio , Schultz Marvin , Stern Evelyn 
Published: July 2010

SUMMARYSuggestions that rapid eye movement (REM) sleep is ontogenetically primitive and observations of the behaviour of premature infants led to an attempt to trace the development of sleep in human infants from the premature period to three months after the expected date of delivery.Three sleep states were established, Quiet Sleep, Active Sleep (REM sleep), and Transitional Sleep, for the categorization of each 20 second interval of sleep during lengthy electroence‐phalographic and polygraphic recordings. Criteria regarding observed movements, eye movements, respiratory pattern, heart rate, chin electromyogram, and the EEG were used for a visual analysis of the tracings, with the specification that only four of the six criteria had to be met for classification of a 20 second interval as one sleep state or another. A second analysis, by means of computer sorting, was more rigid in that each 20 second interval had to meet all three criteria regarding observed movement, respiratory pattern, and eye movements. The other criteria were omitted.The second stricter analysis yielded a greater percentage of intervals that could not be called Active or Quiet Sleep and were, therefore, classified as Transitional Sleep, especially below 35 weeks gestational age. This finding/supports the concept that the sleep states of the more premature infants are less well defined and that the simultaneous occurrence of all the necessary criteria, particularly in Active 5jileep, is rarer than at later ages.Both analyses showed that the amount of Quiet Sleep increases as the infant matures, from 10 per cent at 31–32 weeks gestational age to roughly 50 per cent at 3 months past term. Conversely, Active Sleep decreases with maturation, the exact amount depending on the method of categorization. When the records were analysed visually, Active Sleep was found to constitute 68 per cent of the total sleep at 33–34 weeks gestational age and diminished to 36 per cent at 3 months; with computer sorting the comparable figures were 45 per cent and 25 per cent. Nevertheless, the figures for premature infants at term and 3 months were similar to those for full‐term infants at the same ages.The ill‐defined nature of the Active Sleep state in the early gestational ages and its subsequent delineation and diminution in amount amplify previous characterizations of this sleep state as a neurophysiologically primitive state and predecessor of the later stage during which dreaming occurs.RÉSUMÉEAtats de sommeil chez les prématurésOn a suggéré que le sommeil avec mouvements rapides des yeux (REM) est primitif ontogénétiquement; ceci, ajoutéà des observations du comportement des prématurés, nous a amenéà tenter de tracer le développement du sommeil chez les nouveaux‐nés humains depuis la période prématurée jusqu'à trois mois après la date prévue de l'accouchement.Trois états de sommeil ont étéétablis: Sommeil Tranquille, Sommeil Actif (Sommeil REM), et Sommeil Transitoire; pour la caractérisation de chacun d'entre eux on a étudié des intervalles de 20 secondes de sommeil pendant de longs enregistrements électroencépha‐lographiques et polygraphiques. Les critères concernant les mouvements observés, schéma respiratoire, vitesse du coeur, électromyogramme du menton et électroencéphalogramme ont été utilisés pour une analyse visuelle des courbes, en spécifiant que la rencontre de quatre des six critères suffisait pour la classification d'un intervalle de 20 secondes dans un état de sommeil ou un autre. Une seconde analyse, au moyen d'un computeur, a été plus rigoureuse du fait que chaque intervalle de 20 secondes devait satisfaire chacun des trois critères concernant les mouvements observés, schéma respiratoire et mouvements des yeux. Les autres critères avaient été supprimés.La seconde analyse, plus stricte, a fourni un pourcentage plus élevé d'intervalles qui ne pouvaient être appelés ni Sommeil Actif ni Sommeil Tranquille, et qui, par conséquent, ont été classés comme Sommeil Transitoire, en particulier au dessous de 35 semaines d'âge de gestation. Ces résultats viennent à l'appui du concept selon lequel les états de sommeil des plus prématurés sont moins bien dé nis et que l'occurrence simultanée de tous les critères nécessaires, particulièrement dans le Sommeil Actif, est plus rare qu'à un âge plus élevé.Les deux analyses ont montré que la quantité de Sommeil Tranquille augmente à mesure que l'enfant mûrit, de 10 pour cent à 31–32 semaines de gestation jusqu'à environ 50 pour cent à trois mois après terme. Au contraire, le Sommeil Actif diminue avec la maturation, sa quantité exacte dépendant de la méthode de caractérisation. Lorsque les enregistrements étaient analysés visuellement, le Sommeil Actif constituait 68 pour cent du sommeil total à 33–34 semaines d'âge gestationnel et diminuait jusqu'à 36 pour cent à trois mois; l'analyse par computeur donnait comme chiffres correspondants 45 pour cent et 25 pour cent. Tout de même, les chiffres pour les enfants prématurés à terme et à trois mois étaient similaires à ceux concernant les enfants nés à terme aux mêmes âges.La nature mal définie du Sommeil Actif dans les premiers âges gestationnels, ensuite son esquisse et sa diminution en quantité amplifient les caractérisations précédentes de cet état de sommeil comme un état neurophysiologiquement primitif et le prédécesseur de cet état plus avancé de sommeil pendant lequel les rèves se forment.ZUSAMMENFASSUNGSchlafzustände bei FrühgeborenenIn der Literatur auftréténde Hinweise dass Schlaf mit rapider Augenbewegung (REM) ontogenetisch primitiv ist, sowohl als auch Beobachtungen des Benehmens frügeborener Kinder, führten zu einem Versuch, die Entwicklung des Schlafes bei Kindern zu verfolgen, von der Frühgeburtsperiode bis zu drei Monaten nach dem erwartétén Niederkunfts‐Datum.Drei Schlafzustände wurden festgestellt, Ruhiger Schlaf, Aktiver Schlaf (REM‐Schlaf) und Übergangs‐Schlaf, bei der Kategorisierungjedes 20‐Sekunden‐lntervalls im Schlaf während langdauernder elektro‐enzephalographischer und polygraphischer Aufnahmen. Kriterien im Hinblick auf beobachtété Bewegungen, Augenbewegungen, Atem‐Rhythmus, Herz‐Geschwindigkeit, Kinn‐Elektromyogramm und Elektro‐Enzephalogramm wurden bei einer visuellen Analyse der Aufnahmen verwendet, mit der Spezifikation dass nur vier der sechs Kriterien vorhanden sein mussten, um einen 20‐Sekunden‐Intervall als den einen oder anderen Schlafzustand zu klassifizieren. Eine zweite Analyse, bei der Rechenmáschinen verwendet wurden, war strenger insofern als jeder 20‐Sekunden‐Intervall alle drei Kriterien im Hinblick auf beobachtété Bewegungen, Atem‐Rhythmus und Augenbewegungen aufweisen musste. Die anderen Kriterien wurden nicht beachtet.Die zweite, strengere Analyse ergab einen höheren Prozentsatz von Intervallen die weder Aktiver noch Ruhiger Schlaf gennant werden konnten, und die deshalb als Übergangs‐Schlaf klassifiziert wurden, besonders bei einem Schwangerschafts‐Alter von weniger als 35 Wochen. Dieser Befund unterstützt die Auffassung dass die Schlafzustände der früherge‐borenen Kinder nicht so bestimmbar sind, und dass das gleichzeitige Auftreten all der notwendigen Kriterien, besonders bei dem Aktiven Schlaf, seltener ist als bei späteren Altersstufen.Beide Analysen zeigten dass der Ruhige Schlaf zunimmt bei zunehmender Reife des Kindes, von 10 Prozent bei einem Schwangerschafts‐Alter von 31–32 Wochen bis zu ungefähr 50 Prozent bei einem Alter von 3 Monaten nach der vorhergesehenen Niederkunft. Andererseits nimmt der Aktive Schlaf mit der Maturation ab, wobei die Vergleichsziffern von der Methode der Kategorisierung abhängen. Bei visueller Analyse des Untersuchungs‐materials fand man dass der Aktive Schlaf beim Schwangerschafts‐Alter von 33–34 Wochen 68 Prozent des totalen Schlafes ausmacht und sich bei 3 Monaten auf 36 Prozent verringert hat; bei Anwendung der Rechenmaschine waren die entsprechenden Zahlen 45 Prozent und 25 Prozent. Doch waren die Zahlen für Frühgeborene im Geburtsalter und im Alter von 3 Monaten ähnlich denen für normalgeborene Kinder derselben Altersstufen.RESUMENEstados de sueño en niños prematurosSugestiones de que un sueño en que los ojos mueven rápidamente es ontogenéticamente primitivo, así como observaciones del comportamiento de niños prematuros, motivaron una tentativa de trazar la evolución del sueño de los infantes humanos desde el período prematura hasta tres meses después de la fecha cuando se había esperado el parto.Se establecieron tres estados de sueño; sueño tranquilo, sueño activo (en el que los ojos mueven rápidamente), y sueño transicional, para clasificar cada período de sueño de 20 segundos durante registros electroencefalográficos y poligráficos prolongados. Se usaban criterios tocante a movimientos observados, movimientos de los ojos, tipo de respiración, velocidad de latir el corazón, electromiograma del mentón, y el EEG para hacer una análisis visual de los trazados, especificando que solamente había que satisfacer cuatro de los seis criterios para clasificar un período de 20 segundos como cierto estado de sueño o como otro. Una segunda análisis, que consistió en una clasificación por calculadora, fue más rígida puesto que cada período de 20 segundos tuvo que satisfacer todos los tres criterios tocante a movimientos observados, tipo de respiración, y movimientos de los ojos. Se omitieron los otros criterios.La segunda análisis, más rigurosa, reveló un porcentaje mayor de intervalos que no podían clasificarse como sueño tranquilo ni como sueño activo y por eso se clasificaron como sueño transicional, sobre todo en niños menores de 35 semanas de edad gestacional. Este hallazgo apoya el concepto que los estados de sueño de los niños más prematuros son menos bien definidos, y que la ocurrencia simultánea de todos los criterios necesarios, sobre todo en el sueño activo, es más rara que en los infantes mayores.Ambas análisis mostraron que la cantidad de sueño tranquilo crece a medida que el niño madura, desde el 10 por ciento a la edad gestacional de 31–32 semanas hasta el 50 por ciento aproximadamente a los tres meses después de término. El sueño activo, en cambio, se disminuye a medida que el niño madura, con una rapidez que varía un poco según el método de categorizatión. Según un análisis visual de los registros, el sueño activo com‐prendía un 68 por ciento del sueño total a la edad gestacional de 33–34 semanas, pero solamente un 36 por ciento a los tres meses. Según un análisis por calculadora, las cifras eran un 45 por ciento y un 25 por ciento. De todos modos, las cifras para niños prematuros, a término y a los tres meses, eran semejantes a las para niños nacidos a término, a las mismas edades.El carácter mal definido del estado de sueño activo a las edades gestacionales menores, así como su delineatión y diminutión en cantidad subsiguientes, apoyan caracterizaciones anteriores de este estado de sueño como tipo primitivo del punto de vista neurofisiológico, y como antecesor del tipo de dormir que se ve más tarde, en el cual ocurren sueños.