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The effects of smoking on sleep and cognitive functions

a meta-analysis study

Noureddine Souirti

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Philosophie und Bildungswissenschaft

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Joint-Degree Middle European interdisc. master prog. in Cognitive Science

Betreuer*in

Otto-Michael Lesch

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DOI

10.25365/thesis.77891

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-23943.59261.175461-6

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Menschliche Fehler aufgrund von Schlafmangel stellen eine ernsthafte Bedrohung für die öffentliche Sicherheit dar. Am 25. September 1978 stürzte US-Flug 182 in San Diego ab, wobei 135 Menschen starben, zusätzlich zu 9 Zivilisten am Boden. Spätere Untersuchungen durch das National Transportation Safety Board verwiesen auf „menschliche Fehler“ und Schlafmangel als beitragende Faktoren für den Absturz von PSA-Flug 182 und anderen 85 % ähnlicher Unfälle. Im Jahr 2017 wurden allein in den USA von der National Highway Traffic Safety Administration 91.000 Unfälle mit 800 Todesfällen und 50.000 Verletzungen aufgrund von schläfrigem Fahren gemeldet. In einer medizinischen Studie, die die Leistung schlafloser Assistenzärzte bei simulierten laparoskopischen chirurgischen Fähigkeiten im Parkland Memorial Hospital untersuchte, zeigten die Ergebnisse eine erhöhte Anzahl technischer Fehler und eine längere Zeit zur Erfüllung der chirurgischen Fähigkeiten. In einer ähnlichen Studie an Assistenzärzten im Praktikum zeigten die Ergebnisse, dass die Abnahme der kognitiven Fähigkeiten zur richtigen Entscheidungsfindung nach einer Schicht von 24 Stunden oder mehr zu fatalen Fehlern in der Diagnose der Assistenzärzte führte. Mehrere Studien belegen die Auswirkungen des Rauchens auf die Schlafqualität als beitragenden Faktor. Andere Studien zeigen entweder positive oder negative Auswirkungen des Rauchens auf die kognitiven Funktionen. Schlafstörungen im Zusammenhang mit kognitiven Beeinträchtigungen bei Rauchern wurden jedoch in der medizinischen Literatur weniger beachtet. Durch die Entschlüsselung der zugrunde liegenden komplexen Mechanismen, die den Auswirkungen des Rauchens auf Schlaf und kognitive Funktionen zugrunde liegen, stellen wir daher die Hypothese auf, dass Rauchen die Schlafqualität und die kognitiven Funktionen von Rauchern stärker negativ beeinflussen könnte als die von Nichtrauchern. Um diese Hypothese zu testen, wurde eine Metaanalyse zu den Auswirkungen des Rauchens auf die Schlafqualität und kognitiven Funktionen bei Rauchern durchgeführt. Von 94 Studien erfüllten 34 die Anforderungen dieser Studie und wurden in drei Metaanalysen basierend auf den unterschiedlichen Messsystemen klassifiziert. Die Gesamtzahl der Teilnehmer betrug 120.235 (Raucher: 30.688) und (Nichtraucher: 89.547). Die erste Metaanalyse zur Schlafbewertung umfasst 16 Studien und beinhaltet 8667 Raucher und 22436 Nichtraucher unter Verwendung von ESS-, AHI- und PSQI-Tests. Die Gesamteffektgröße dieser Studien zeigt einen kleinen bis moderaten Effekt des Rauchens auf die Schlaffunktionen von Rauchern mit einer Schätzung von 0,190 (Cohen's d) (Z = 9,779, p < 0,001). Der Test auf Heterogenität zeigt, dass der Chi-Quadrat-Wert (Q-Statistik) 39,979 (p = 0,007) beträgt und I-Quadrat (46 %) auf eine moderate Heterogenität hinweist. Der Egger-Test zeigt eine Publikationsverzerrung, aber die Trim-and-Fill-Analyse zeigt einen minimalen Effekt, und das Trichterdiagramm zeigt grafisch keine signifikante Verzerrung. Die zweite Metaanalyse untersuchte 14 Studien mit 35 Tests zur kognitiven und Schlafbewertung bei 6219 Rauchern und 19680 Nichtrauchern. Die Analyse wurde mit der JASP-Statistiksoftware durchgeführt und wendete die Hedges-g-Methode sowie Modelle der festen und zufälligen Effektgrößen an. Der Interzept dieser Analyse hat eine Schätzung von -1,491, was darauf hindeutet, dass Raucher bei den kognitiven und Schlaftests schlechter abschneiden als Nichtraucher. Der Restheterogenitätstest ergab eine Q-Statistik von 1685,026 mit 33 Freiheitsgraden und einem p-Wert von weniger als 0,001. Die dritte Metaanalyse war eine Untergruppenanalyse der Aufmerksamkeitstests, die 4 Studien mit 63.233 Teilnehmern, 15802 Rauchern und 47431 Nichtrauchern umfasste. Die Verwendung von SPSS Version 29 und die Anwendung von Cohen's d als Maß für die Effektgröße und das Zufallseffekte-Modell ergaben eine Gesamteffektgröße von 0,223, was auf einen kleinen bis moderaten Effekt mit einem Standardfehler von 0,1071 und statistischer Signifikanz (p = 0,038) hinweist. Der Test auf Heterogenität zeigt, dass der Chi-Quadrat-Wert (χ²) 33,928 beträgt, die Freiheitsgrade (df) 8 betragen und der p-Wert weniger als 0,001 (p < 0,001) beträgt, was bedeutet, dass die Heterogenität hoch signifikant ist und es sehr unwahrscheinlich ist, dass die beobachtete Variabilität der Effektgrößen nur zufällig ist. In Bezug auf den Test auf Publikationsverzerrung zeigt die Egger-Regressionsanalyse keine Hinweise auf eine Publikationsverzerrung (Interzept = -0,288, p). Die drei Metaanalysen bestätigen, dass das Rauchen im Vergleich zu Nichtrauchern negative kleine bis mittelschwere Auswirkungen auf die Schlafqualität und die kognitiven Funktionen bei Rauchern hat.

Abstract

(Englisch)

Human errors due to lack of sleep pose a serious threat to the public's safety. On September 25, 1978, US Flight 182 crashed in San Diego, and 135 people died, besides 9 civilians on the ground. Later investigations by the National Transportation Safety Board referred to “human errors" and sleep deprivation as contributing factors to the crash of PSA Flight 182 and other 85% of similar accidents. In 2017 only in the US, the National Highway Traffic Safety Administration reported 91,000 crash accidents leading to 800 deaths and 50,000 injuries due to drowsy driving. In a medical study that tended to measure sleep-deprived residents' performance of simulated laparoscopic surgical skills at Parkland Memorial Hospital, the results showed an increased number of technical errors and a longer time to fulfil surgical skills. In a similar study on medical interns, the results show that the decrease in cognitive abilities to make the right decisions caused fatal errors in the intern diagnosis after a shift of 24 hours or more. Several studies prove the effects of smoking on sleep quality as a contributing factor. Other studies demonstrate either positive or negative effects of smoking on cognitive functions. However, sleep disorders related to cognitive dysfunction in smokers have been given less attention in the medical literature. Through demystifying the underlying complex mechanisms behind smoking effects on sleep and cognitive functions we, therefore, hypothesize that smoking may have negative effects on the sleep quality and cognitive functions of smokers more than non-smokers. To test this hypothesis, a meta-analysis study has been conducted on the effects of smoking on sleep quality and cognitive functions in smokers. Among 94 studies, 34 met the requirement of this study and were classified into three meta-analysis studies based on the differences in measuring systems. The total number of participants was 120,235 (smokers: 30,688) and (non-smokers: 89,547). The first meta-analysis about sleep assessment covers 16 studies and includes 8667 smokers and 22436 non-smokers using ESS, AHI, and PSQI tests. The overall effect size of these studies reveals a small to moderate effect of smoking on the sleep functions of smokers with an estimation of 0.190 (Cohen's d) (Z = 9.779, p < 0.001). The test of heterogeneity reveals that the Chi-square (Q statistic) has a value of (39.979, p = 0.007) and I-squared (46%) indicates moderate heterogeneity. Egger's regression test indicates publication bias, however, the funnel plot visually shows no significant bias. The second meta-analysis investigated 14 studies covering 35 tests about cognitive and sleep assessment in 6219 smokers and 19680 non-smokers. The analysis was conducted using the JASP statistical software. The statistical methods applied in this analysis was the Hedges g method and fixed and model effect size models. The intercept of this analysis has an estimate of -1.491, indicating that smokers perform worse than non-smokers on the cognitive and sleep tests. The residual heterogeneity test produced a Q statistic of 1685.026 with 33 degrees of freedom and a p-value less than 001. The third meta-analysis was a subgroup analysis of the attention tests assessment covering 4 studies and including 63,233 participants, 15802 smokers, and 47431 non-smokers. Using SPSS version 29, and applied Cohen's d as the effect size measure and random-effects model produces an overall effect size of 0.223, indicating a small-to-moderate effect with a standard error of 0.1071 and statistical significance (p 0.038). The test of heterogeneity shows that the chi-squared (χ²) value is 33.928, the degrees of freedom (df) is 8, and the p-value is less than 0.001 (p < .001) which means that the heterogeneity is highly significant and it is very unlikely that the observed variability in effect sizes is due to chance alone. Concerning the test for publication bias, Egger's regression-based analysis reveals no evidence of publication bias (intercept was -0.288, p). Thus, the three meta-analyses confirm that smoking has negative small-to-moderate effects on sleep quality and cognitive functions in smokers compared to non-smokers.

Autor*innen

Noureddine Souirti

Haupttitel (Englisch)

The effects of smoking on sleep and cognitive functions

Hauptuntertitel (Englisch)

a meta-analysis study

Paralleltitel (Deutsch)

Die Auswirkungen des Rauchens auf den Schlaf und die kognitiven Funktionen

Paralleluntertitel (Deutsch)

eine Meta-Analyse

Publikationsjahr

2024

Umfangsangabe

vi, 108 Seiten : Illustrationen

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Otto-Michael Lesch

Klassifikationen

44 Medizin > 44.90 Neurologie ,

44 Medizin > 44.91 Psychiatrie. Psychopathologie ,

77 Psychologie > 77.31 Kognition

AC Nummer

AC17463899

Utheses ID

73272

Studienkennzahl

UA | 066 | 013 | |

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Schlagwörter