Project

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Rocking Movements-A Key Technology to Better Sleep?

English title Rocking Movements-A Key Technology to Better Sleep?
Applicant Riener Robert
Number 162809
Funding scheme Interdisciplinary projects
Research institution Labor für Sensomotorische Systeme ETH Zürich
Institution of higher education ETH Zurich - ETHZ
Main discipline Neurophysiology and Brain Research
Start/End 01.02.2016 - 31.08.2019
Approved amount 451'693.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Neurophysiology and Brain Research
Mechanical Engineering

Keywords (5)

Sleep; Polysomnography ; Robotic Bed Platforms; Vestibular Stimulation; Elderly Subjects

Lay Summary (German)

Lead
Erholsamer Schlaf ist entscheidend für intakte Tagesfunktion und persönliches Wohlbefinden. Wiegebewegungen scheinen eine erhebliche schlaffördernde Wirkung zu haben, wie man es vom Schaukeln bei Neugeborenen und Kleinkindern aber auch Erwachsenen her kennt. Jüngste Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass horizontale Bewegungen eines Betts während eines Nachmittagsschlafes den Übergang vom Wach- zum Schlafzustand verkürzen können. Trotz dieser möglichen schlaffördernden Wirkungen ist über den genauen Zusammenhang zwischen vestibulärer Stimulation und Schlafgüte wenig bekannt. Systematische Analysen über die Wirkung von Wiegebewegungen auf den nächtlichen Schlaf fehlen gänzlich. Zudem beziehen sich bisherige Arbeiten in diesem Bereich nur auf junge und gesunde Probanden. Unser grösster Gesellschaftsanteil, die Senioren, klagen zu 30-70% über verringerte Schlafgüte. Somit könnten gerade Senioren von einer schlaffördernden, vestibulären Stimulation profitieren.
Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts


Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekt

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Mit diesem Projekt wird untersucht, welche Wirkung vestibuläre Stimulation auf den Schlaf von Senioren hat. Es wird angenommen, dass Wiegebewegungen eine positive Wirkung auf die Schlafqualität von Senioren haben. Die Wiegebewegung wird mit Hilfe zweier im Labor für Sensomotorische Systeme (ETH Zürich) entwickelten, motorisierten Betten erzeugt. In einem ersten Schritt werden die Plattformen so umgebaut, dass sie für die experimentellen Untersuchungen technisch robuster und zuverlässiger funktionieren. Auch manche der bisher üblichen Messsysteme werden so verändert, dass sie für die Probanden angenehmer zu tragen sind und so ungestörter im Experiment eingesetzt werden können. In einem zweiten Schritt werden die veränderten Plattformen zum Studium der Wirkung vestibulärer Stimulation auf Schlaflatenz, Schlafarchitektur und Schlafqualität von Senioren verwendet. In einem dritten Schritt sollen die notwendigen Schritte für einen Wissens- und Technologietransfer vorbereitet werden, so dass die Allgemeinheit bestmöglich von den Erkenntnissen profitieren kann.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Schlafstörungen betreffen fast ein Drittel der erwachsenen Bevölkerung und im Allgemeinen nehmen Schlafprobleme mit dem Alter zu. Wegen der zunehmenden Überalterung der Bevölkerung hat die Verbesserung des Schlafs eine hohe gesellschaftliche Relevanz. Mit diesem Projekt wollen wir neue wissenschaftliche Erkenntnisse über die Wirkung vestibulärer Stimulation auf Schlaflatenz und Schlafqualität gewinnen. Die Ergebnisse dieses Projekts können in neuartige technische Lösungen und Behandlungsverfahren münden, die schliesslich zu einer generellen Verbesserung der Schlaf- und Lebensqualität von Menschen mit Schlafstörungen führen könnten.

Direct link to Lay Summary Last update: 30.10.2015

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
A Novel Approach to Assess Sleep-Related Rhythmic Movement Disorder Using Automatic 3D Analysis
Gall Markus, A Novel Approach to Assess Sleep-Related Rhythmic Movement Disorder Using Automatic 3D Analysis, in Frontiers in Psychiatry, 466777.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
University of Southampton Great Britain and Northern Ireland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure
Austrian Institute for Technology Austria (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
World Sleep Congress Poster Effect of the Intensity of Rocking Movements on Nap Sleep 02.09.2019 Vancouver, Canada Riener Robert; Jäger Lukas; Wilhelm Elisabeth; Omlin Ximena; Rondei Quincy Jeremain; Achermann Peter;
Annual meeting of the Swiss Society for Neuropediatrics Talk given at a conference Sleep-related Rhythmic Movement Disorder: Acceptability of Stimulus Substitution Therapy 14.11.2018 Geneva, Switzerland Wilhelm Elisabeth; van Sluijs Rachel; Jäger Lukas; Rondei Quincy Jeremain; Achermann Peter; Riener Robert;
German Sleep Society Young Scientists Workshop Talk given at a conference Rocking Movements Generated by an Innervated Bed: a Therapy for Rhythmic Movement Disorder? 11.10.2018 Nüremberg, Germany Riener Robert; Rondei Quincy Jeremain; van Sluijs Rachel; Wilhelm Elisabeth; Jäger Lukas; Achermann Peter;
Congress of the European Sleep Research Society Poster Rocking Bed Therapy for Sleep Related Rhythmic Movement Disorder: Movement Preference and Acceptability in Six Children 25.09.2018 Basel, Switzerland Wilhelm Elisabeth; Rondei Quincy Jeremain; van Sluijs Rachel; Riener Robert; Achermann Peter; Jäger Lukas;
Retreat of the Zurich Centre for Neuroscience Poster Substitution Therapy for Sleep-Related Rhythmic Movement Disorder 24.05.2018 Valens, Switzerland Riener Robert; van Sluijs Rachel; Rondei Quincy Jeremain; Achermann Peter; Wilhelm Elisabeth; Jäger Lukas;
European Sleep Research Society Sleep Science School Talk given at a conference Vestibular Stimulation as Therapy for Rhythmic Movement Disorder: Research Proposal for a Feasibility Study 17.10.2017 Frejus, France Rondei Quincy Jeremain; Jäger Lukas; Riener Robert; Achermann Peter; Wilhelm Elisabeth; van Sluijs Rachel;
7th Medicine-Engineering Interdisciplinary Academic Forum for Postgraduate Students, Shanghai Jiao Tong University Talk given at a conference Vestibular Stimulation and Sleep in the Elderly 09.06.2017 Shanghai, China van Sluijs Rachel; Riener Robert; Achermann Peter;
German Sleep Society Jahrestagung Poster Rocking Movements and Sleep: Preferences in the Elderly 01.12.2016 Dresden, Germany Omlin Ximena; Riener Robert; van Sluijs Rachel; Achermann Peter;
German Sleep Society Young Scientists Workshop Talk given at a conference Rocking Movements and Sleep: Preferences in the Elderly 01.12.2016 Dresden, Germany van Sluijs Rachel; Riener Robert; Achermann Peter; Omlin Ximena;


Knowledge transfer events

Active participation

Title Type of contribution Date Place Persons involved
Information event for clinicians of Clinic Wald Talk 29.05.2018 Wald, Switzerland Riener Robert; van Sluijs Rachel;


Self-organised

Title Date Place
Linak AG visits the Sensory-Motor Systems Lab - Tour and Discussion 10.07.2018 Zurich, Switzerland
Elite AG visits the Sensory-Motor Systems Lab - Tour and Discussion 12.10.2016 Zurich, Switzerland

Communication with the public

Communication Title Media Place Year
Talks/events/exhibitions Brain Fair 2017 - Open doors German-speaking Switzerland 2018
Media relations: print media, online media Rocking in your sleep ETH news International 2018
Talks/events/exhibitions Sleep & Health Zurich - Open doors German-speaking Switzerland 2018
Talks/events/exhibitions Parent Support Group on Rhythmic Movement Disorder International 2017
Media relations: radio, television The bed which could rock you to sleep BBC International 2016

Awards

Title Year
Best oral presentation at the 'Frühjahrstagung der Arbeitsgruppe Pädiatrie der Deutschen Gesellschaft für Schlafforschung und Schlafmedizin e. V. (DGSM) und der AG Schlafmedizin und Schlafforschung der Österreichischen Gesellschaft für Kinder- und Jugendheilkunde (ÖGKJ)' 2017
Honorary credential for the 2nd prize in oral presentation at the 7th Medicine-Engineering Interdisciplinary Academic Forum for Postgraduate Students, Shanghai Jiao Tong University 2017
Travel Grant from the Zurich Centre for Neuroscience to travel to the University of Southamton, Southampton Children’s Hospital 2017

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
146643 Sleep onset and other state transitions: insights from quantitative EEG analysis 01.04.2014 Project funding (Div. I-III)
144639 Somnomat: an Actuated Bed to Improve Sleep Quality 01.06.2012 National Centres of Competence in Research (NCCRs)

Abstract

Restorative sleep is crucial for day-time functioning and well-being. Rocking movements appear to have remarkable effects on sleep and examples can be found in everyday life: Commuters easily get to drowse in a rattling train, babies fall asleep when being rocked in a cradle and many elderly like to doze off while swinging in a rocking chair. Recent research suggested a facilitated transition from wake to sleep due to lateral rocking movements. Although vestibular stimulation seems to have the potential to influence and improve sleep quality, the relationship between rocking movements and sleep is poorly understood to date. Besides the fact that only few studies addressed this topic, the effect of movements on sleep has not been investigated in a systematic and quantifiable manner. Furthermore, the existing studies focused mainly on healthy young subjects. However, a potentially large target population, which could benefit from vestibular stimulation, are the elderly. Sleep organization undergoes profound changes throughout the normal aging process which results in decreased sleep efficiency and sleep quality in 30-70% of the elderly population. In the light of the rapidly aging society, there is a strong socio-economic need to improve the quality of sleep in elderly in a rather easy way. Therefore, it is important to investigate the potential of rocking movements in an elderly population.Within this project, the effect of vestibular stimulation on sleep will be investigated in an elderly population. The project focuses on the question whether rocking movements positively influence sleep and improve sleep quality in healthy elderly subjects. Vestibular stimulation will be applied by robotic platforms developed in our lab. In a first step, two existing robotic platforms will be further refined and adapted to reduce their complexity. The adapted robotic platforms will then be applied, in a second step, to perform sleep studies in healthy elderly subjects. To achieve the aims of this project, knowledge from both the engineering as well as the sleep research side is needed which underlines the interdisciplinarity of this project. The findings of this interdisciplinary project will not only provide deeper insight into the effect of vestibular stimulation on sleep, but they may additionally result in novel therapeutic applications for the treatment of age-related sleep disturbances. Furthermore, the robotic platforms developed in this innovative project have substantial potential for commercialization, which will be realized in a technology transfer phase.
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