AD ALTA 

 

JOURNAL OF INTERDISCIPLINARY RESEARCH

 

 

 

SLEEP DEPRIVATION AS KEY FACTOR OF INFLUENCING COGNITIVE ABILITIES IN 
CONTEXT OF SECURITY ENVIRONMENT 
 

a

 DAVID ULLRICH, 

a

 EVA AMBROZOVÁ, 

a

 PAVEL 

SLÁDEK, 

a

 EVA KOZÁKOVÁ, 

b

 

 FRANTIŠEK 

MILICHOVSKÝ 

Brno University of Defence, Faculty of Military Leadership, 

Kounicova 65, 662 10 Brno, Czech Republic 

 

Brno University of Technology, Faculty of Business and 

Management, Department of management, Kolejní 2906/4, 612 
00 Brno, Czech Republic 

email: david.ullrich@unob.cz; eva.ambrozova@unob.cz; 
milichovsky@fbm.vutbr.cz 
 

 
Abstract: In this study we examined in how far sleep deprivation leads to autism-like 
symptoms with regard to social cognition. The negative effects of sleep deprivation on 
physical and mental functioning are well documented and it is therefore surprising that 
relatively little research has been done into the effects of sleep deprivation on social 
behaviour and the ability to judge social interactions and emotional expressions 
appropriately. Our experiment, conducted amongst 25 male students at the Czech 
military academy in Brno, Czech Republic, showed no significant differences in 
performance on a standard autism test between pre- and post- sleep deprivation 
conditions. The purpose of the paper is describe impacts of sleep deprivation on men 
with high physical stress, what negatively influence relevant cognitions and emotions. 
Sleep deprivation strongly influence cognitive abilities, leading to military leadership 
development. 
 
Keywords: sleep-deprivation, theory of mind, leadership, development of leader, 
social cognition, emotional expressions, security field. 
 

 
1 Introduction 
 
Security environment requires to have lot of high quality leaders, 
who can combine both requirements of subordinates and 
superiors. That combination need to apply model “be, know, 
do”, which is developed from U.S. army rule (McNab, 2003). 
According to Jarošová, Pauknerová, Lorencová (2016) it is 
necessary to use relevant personal parameters to build leadership 
in organization. The group of personal parameters includes 
various elements, influencing level of leader. As one of the most 
influencing parameter is considered sleep deprivation. 
 
It is widely recognized that sleep deprivation impairs a range of 
cognitive functions, including memory (Deliens et al., 2018; 
Menz et al., 2013; Kaida, Niki, Born, 2015; Chatburn et al., 
2017), visual perception taking (Deliens et al., 2018), reaction 
time to visual cues (Dinges, Powell, 1985; Lim, Dinges, 2008), 
and emotional processing (Walker, 2009; Walker, van der Helm, 
2009; Tempesta et al., 2018). With regard to the latter, especially 
our ability to correctly interpret emotional cues from others (i.e. 
facial expressions, changes in speech, etc.) is paramount in 
navigating the social environment properly and sleep deficiency 
can thus severely hinder social behavior and, in the long term, 
connectivity. Moreover, failure to either detect, or correctly 
interpret, emotional cues from others can, in critical contexts, 
have dire consequences, which reach far beyond the interests of 
the individual. It is therefore surprising that sleep deprivation is 
a common, and often accepted, part of many professional fields, 
such as health care and the military, in which it is critical to 
quickly and accurately assess crisis situations which include a 
human element. 
 
1.1 Various interpretations of sleep deprivation effect 
 
Sleep deprivation does, however, not seem to impair the 
recognition of different emotional ques equally (Killgore et al., 
2017; Chen, Chen, 2019). In one study Killgore and colleagues 
(2017), on the basis of previous findings on the same data set 
(Huck et al., 2008), report that sleep deprived individuals, who 
were presented with photos of the facial expressions that go with 
the six main emotions (anger, happiness, surprise, sadness, 
disgust and fear (see e.g. Ekman, 2009; Cartella et al., 2019; 
Montes-Rodríguez, Rueda-Orozco, Prospéro-García, 2019), 
differed from well rested individuals in their interpretation of 
non-threatening emotions (happiness and sadness), whereas 

threatening emotions were usually interpreted correctly. These 
findings contradict Beatti’s (2018) assertion that failure to 
correctly identify facial expressions of emotion may result from 
reduced visual perception rather than a cognitive impairment. 
After all, visual impairment should register equally across 
emotions whereas cognitive impairment can favor some 
emotional expressions over others (Herzog-Krzywoszanska, 
Krzywoszanski, 2019). These findings are supported by the 
observation that sleep deprivation leads to increased activity in 
the amygdala and decreased activity in the ventromedial 
prefrontal cortex (vmPFC) during the consolidation of fear 
memories (Feng et al., 2018). Moreover, Yoo and colleagues 
(2007) report a significant reduction in communication between 
the amygdala and the vmPFC in sleep deprived individuals. The 
increased activity in the amygdala may, in addition, go a long 
way in explaining the heightened sensitivity to anxiety (Pires et 
al., 2016) and the disproportional effects on the detection and 
interpretation of different emotions in sleep deprived individuals. 
It should however be noted that the study by Killgore and 
colleagues (2017) focused on the six primary emotions and it is 
unclear in how far these results hold up for larger sub-sets of 
emotions.  
 
1.2 Brief introduction of the Theory of Mind 
 
Interestingly, the vmPFC has also been implicated as one of the 
key brain regions for Theory of Mind (ToM) (Amodio, Frith, 
2006); the ability project states of mind on other actors in the 
environment (Premack, Woodruff, 1978). It must be noted 
however that it is widely recognized that ToM arises from the 
interaction between more brain regions (Gallagher, Frith, 2003; 
Saxe, 2006; Abu-Akel, Shamay-Tsoory, 2011) and other 
regions, such as the Para cingulate cortex Gallagher, Frith, 2003) 
and the orbitofrontal cortex (Stone, 2000) have been suggested 
as the key area for ToM. These differences may arise from the 
application of different tests for ToM and it must be taken in to 
consideration that, what is commonly referred to as ToM, may in 
fact be a conglomerate of trades which have their origins in 
different regions of the brain. 
 
ToM is instrumental in (human) social behavior as it provides 
the individual with a rapid, relatively accurate means of 
predicting the behavior of others within different social settings 
and in reaction to the individual’s actions or those of third 
parties (i.e. Ben will be angry with John, if John kicks him: 3rd 
degree ToM). In humans ToM has been demonstrated to be 
oversensitive and too often include the attribution of human like 
behaviors and motivations to non-human agents 
(anthropomorphism) such as animals (Butterfield, Hill, Lord, 
2012; Urquiza-Haas, Kotrschal, 2015), inanimate objects 
(Waytz, Heafner, Epley, 2014; Gjersoe, Hall, Hood, 2015; Riva, 
Sacchi, Brambilla, 2015), and abstract concepts such as nature 
(Tam, Lee, Chao, 2013) and Gods (Barrett, Keil, 1996; 
MacGillavry, 2018). Deficiencies in ToM have been extensively 
studied with relation to a range of psychological disorders, such 
as autism (Baron-Cohen et al., 2011), Schizophrenia 
(Harrington, Siegert, McClure, 2005), and epilepsy (Giovagnoli, 
2014), as well as diseases which are associated with brain 
deterioration such as Huntington’s (Snowden et al., 2003) and 
Parkinson’s (Bora, Walterfang, Velakoulis, 2015) disease. The 
aim of the following study is to determine in how far the effects 
of acute sleep deprivation resemble diminished ToM as observed 
in the above-mentioned afflictions, specifically autism. 
 
1.3 Leadership in security environment on development of 
managers 
 
Leadership is described as basic tool how is possible to manage 
and lead people and human systems. There are specific 
approaches, when commanders must motive and get people to be 
more engaged in reaching defined goals. In context of army 
organization, Goffee and Jones (2008) mention potential 

- 244 -