Cielená reaktivácia pamäte v REM, ale nie SWS selektívne znižuje odozvy vzrušenia

Kontakt: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com

Rastúci počet dôkazov naznačuje, že spánok môže pomôcť oddeliť saPamäťemocionálnych zážitkov z ich súvisiaceho efektívneho náboja. Predpokladá sa, že tento proces sa spolieha na spontánnu reaktiváciu emocionálnych spomienok počas spánku, aj keď stále nie je jasné, ktorá fáza spánku je pre takúto reaktiváciu optimálna. Skúmali sme túto otázku explicitnou manipuláciou s reaktiváciou pamäte v spánku s rýchlym pohybom očí (REM) a spánkom s pomalými vlnami (SWS) pomocou cielenej reaktivácie pamäte (TMR) a testovaním vplyvu tejto manipulácie na zvyknutie si subjektívnych reakcií vzrušenia naprieč noc. Naše výsledky ukazujú, že TMR počas REM, ale nie SWS, významne znížilo subjektívne vzrušenie a tento účinok je poháňaný negatívnejšími stimulmi. Tieto výsledky podporujú jeden aspekt spánku na zabudnutie, hypotézu spánku na zapamätanie (SFSR), ktorá navrhuje, že reaktivácia emocionálnej pamäte počas REM spánku je základom návyku závislého od spánku.

účinky cistanche: zlepšujú pamäť

Cielená reaktivácia pamäte (TMR) je technika, pri ktorejPamäťreaktivácia je zámerne spustená v spánku prostredníctvom opätovného prezentovania podnetov, ktoré boli spojené s pamäťou počas bdenia, a bežne sa dosahuje pomocou zvukov alebo pachov, pozri prehľad 14. Zatiaľ čo skoré štúdie uvádzali prínos TMR v REM spánku pri konsolidácii pamäte cez noc15,16, rastúci počet správ naznačuje, že TMR je prospešné, keď je prezentované počas non-REM17-21, ale nie počas REM17,19,22, pozri metaanalýzu23 . Pokiaľ ide o to, ako môže TMR ovplyvniť emocionálne vzrušenie, jedna nedávna štúdia preukázala vplyv non-REM TMR na hodnotenie príjemnosti a vzrušenia, ale objavil sa až u sociálne úzkostných účastníkov a po týždni konsolidácie24. Veľmi málo štúdií skúmalo vplyv REM TMR na emocionálny materiál. Ukázalo sa teda, že vyvolanie reaktivácie spomienok na strach počas REM vedie k zvýšenej generalizácii25 a TMR Pavlovovskej kondičnej úlohy počas REM vedie k zvýšenému návyku v porovnaní s TMR rovnakej úlohy počas štádia 2 non-REM26.

Na základe tejto literatúry sme sa rozhodli otestovať predpoveď SFSR, že prehrávanie emocionálne vzrušujúcich spomienok počas REM, ale nie SWS, by bolo spojené so zníženým hodnotením vzrušenia pre tento materiál nasledujúci deň. Urobili sme to manipuláciou s reaktiváciou emocionálnych spomienok počas spánku pomocou TMR. Naši účastníci hodnotili emocionálne negatívne a neutrálne obrazové zvukové páry pre vzrušenie pred aj po noci spánku. Počas spánku sme primäli polovicu negatívnych a polovicu neutrálnych podnetov na reaktiváciu jemným prehrávaním súvisiacich zvukov. Potom sme skúmali vplyv tohto TMR na nočné návyky na reakciu vzrušenia. Starostlivo sme kontrolovali štádium spánku, v ktorom bolo aplikované TMR, pričom sme nabádali účastníkov buď v REM (REM Group) alebo SWS (SWS Group), pozri Obr. aplikované počas REM, ale nie SWS.

účinky cistanche: zlepšujú pamäť

Výsledky

Na začiatku boli hodnotenia vzrušenia vyššie pre negatívne ako pre neutrálne položky, čo ukazuje, že účastníci hodnotili stimuly v súlade s očakávaniami. Potvrdila to ANOVA 2×2x2 na vzrušenie pred spánkom s faktormi Skupina, Cueing a Emotion(Fus)=337.93,p<0.001; paired="" t=""><0.001in both="" sws="" and="" rem="" groups).="" ratings="" did="" not="" differ="" between="" cued="" and="" un-cued="" stimuli="" prior="" to="" sleep(paired="" t-tests="" p="">0.2 v oboch prípadoch), čo ukazuje, že základná línia bola dobre vyvážená a žiadny z účastníkov neuviedol, že by si boli vedomí toho, že počas spánku sa prehrávali zvuky.

Skúmali sme, ako bolo nočné privykanie na vzrušenie modulované TMR cueingom pomocou ANOVA 2×2×2 s faktormi Skupina, navádzanie a emócie, pozri tabuľku 1. Privykanie cez noc bolo vypočítané ako (druhé hodnotenie predspánkového vzrušenia – vzrušenie po spánku hodnotenie)/ hodnotenie prvého vzrušenia pred spánkom. Toto odhalilo významnú interakciu medzi skupinou a cueingom (F(1,32) {{10}}.341, p=0.027), čo naznačuje, že vplyv navádzania na túto mieru návyku závisí na kognitívnom stave, počas ktorého sa TMR aplikuje. ANOVA 2 × 2 × 2 nepriniesla žiadny iný významný výsledok. Aby sme určili, ktoré štádium spánku riadilo interakciu Group x Cueing, potom sme vykonali samostatné 2 × 2 ANOVA s faktormi Cueing a Emotion v skupinách SWS a REM. Toto ukázalo hlavný účinok navádzania v REM (F(1,14)=7,48, p < 0,02),="" ale="" nie="" v="" sws="" (f(1,18)="0,086," p="" {{29="" }}.8),="" pozri="" obr.="" 2.="" bližšie="" skúmanie="" skupiny="" rem="" ukázalo,="" že="" účinok="" cueingu="" bol="" spôsobený="" negatívnymi="" položkami="" (párový="" test="" t="3.21;" p="0.006)" ,="" pričom="" neutrálne="" položky="" vykazujú="" trend="" k="" rovnakému="" účinku="" (t="1.6;" p="0.102)." je="" zaujímavé,="" že="" hlavný="" účinok="" emócií="" bol="" v="" skupine="" sws="" (f(1,18)="6.28," p="0.022)," ale="" nie="" v="" skupine="" rem.="" bližšie="" skúmanie="" ukázalo,="" že="" to="" bolo="" spôsobené="" väčšou="" habituáciou="" neutrálnych="" položiek="" v="" porovnaní="" s="" negatívnymi="" položkami="" v="" stave="" un-cued="" (t="2.25," p="0.037)," s="" trendom="" v="" stave="" cued="" (t="1.45," p="">

Pamäťfor the sound-image pairs was near the ceiling during the pre-sleep test. On average, participants responded correctly on >97% of trials. The mean proportion of incorrect trials was as follows [REM group: 1.45%(±1.98)trials(pre-sleep);1.55%(±1.83) trials (post-sleep);SWS group:2.05%(±2.77)trials (pre-sleep);2.62%(±1.08)trials (post-sleep)]. To test for differences in pre-sleep learning of sound-image which could have biased the results, we conducted ANOVAs on pre-sleep proportion correct memory trials with the factors cued/not cued and negative/neutral for the REM and SWS groups, respectively. This revealed no main effects or interactions in the either REM group or the SWS group(p>0.1 in all cases). To test for impacts of TMR or emotion on overnight changes in memory, we performed the same two ANOVAs, now with the overnight change in the proportion of correct memory trials as the dependent variable. This revealed no significant effects for either SWS (p>0.5)in all cases or REM(p >0.8) vo všetkých prípadoch.

Aby sme zaistili, že reakčné časy sa počas testu vzrušenia pred spánkom výrazne nelíšia medzi naštartovanými a nespútanými položkami, vykonali sme ANOVA 2×2 s faktormi valencie (neutrálny, negatívny) a podnetový (nevybavený, navodený) v rámci každého z nich. skupina účastníkov. To odhalilo hlavný účinok emócií (F=29.9,s< 0.001)in="" the="" sws="" group,="" and="" a="" trend="" towards="" the="" same="" effect="" of="" emotion(f="3.984," p="0.066)in" the="" rem="" group.="" because="" response="" times="" are="" often="" modulated="" by="" both="" tmr="" and="" emotion,="" we="" examined="" the="" effects="" of="" cueing="" and="" valence="" on="" overnight="" change="" in="" reaction="" times="" for="" rem="" and="" sws="" groups.="" we="" used="" a="" pair="" of="" 2×2="" anova="" with="" the="" factors="" valence="" (neutral,="" negative)="" and="" cueing(un-cued,="" cued).="" this="" revealed="" no="" main="" effect="" or="" interaction="" in="" either="" rem="" or="" sws="" groups="" (p="">0.15) vo všetkých prípadoch nájdete prostriedky v tabuľke doplnkových informácií S1.

Sleep stage data for each group are reported in Table 2. Note that REM time, SWS time, N2 time, and NI time did not differ significantly between groups (p>0.1 in all cases). However, total sleep time did differ significantly(p=0.01), being shorter on average in the REM than in the SWS group. To determine whether there was a relationship between habituation and time spent in REM or SWS or spectral power in slow-wave, delta, theta, and gamma bands we conducted a series of Pearson correlations with data across both REM and SWS groups; these revealed several marginal correlations, but none of these survived correction for our four multiple comparisons (p>0.05 vo všetkých prípadoch).

účinky cistanche: zlepšujú pamäť

Diskusia

Naše údaje podporujú úlohu REM spánku v nočnom návyku na reakcie vzrušenia na kombinácie obrazu a zvuku tým, že demonštrujú, že TMR v REM, ale nie SWS, vedie k zvýšenému nočnému návyku. Toto zistenie je v súlade s predchádzajúcim pozorovaním, že REM TMR zvukov používaných pri Pavlovovskom kondicionovaní pred spánkom viedlo k väčšej návyku na tieto zvuky nasledujúci deň ako TMR rovnakých zvukov v štádiu 2 spánku-26. Tieto dve štúdie sa spájajú, aby podporili jeden aspekt hypotézy spánku na zabudnutie a spánku na zapamätanie27, napr. myšlienku, že reaktivácia pamäte v REM je špecificky spojená so znížením následného vzrušenia.

Nedávna štúdia Lehmanna a kol.22. použili podobný dizajn na skúmanie úlohy TMR v REM a SWS pri konsolidácii emocionálnej pamäte a nezistili žiadny vplyv navádzania na subjektívne privykanie v žiadnej skupine22. Jeden možný dôvod rozdielu medzi týmito výsledkami a našimi vlastnými môže vyplývať zo skutočnosti, že naši účastníci hodnotili obrázky pre vzrušenie bezprostredne pred a po spánku, zatiaľ čo účastníci v Lehmann 2016 vykonávali úlohy učenia a získavania po ohodnotení stimulov, ale pred spaním. Opakované sledovanie podnetov môže viesť k návyku, takže Lehmannov dizajn mohol umožniť návyku pred spánkom, aby prehlušil akékoľvek účinky TMR.

Viaceré štúdie naznačujú, že SWS môže hrať úlohu pri návyku8, napríklad pozorovanie, že aspekty autonómneho privykania predpovedá SWS28, že percento SWS predpovedá emocionálny útlm cez noc29 a že blokovanie uvoľňovania noradrenalínu počas SWS tento návyk zmenšilo12. Zaujímavé je, že sme pozorovali výrazne silnejšie zvyknutie na neutrálne v porovnaní s negatívnymi položkami v skupine SWS bez ohľadu na navádzanie TMR, možno preto, že neutrálne položky sú na začiatok menej vzrušujúce, a preto je pre účastníkov jednoduchšie zmeniť spôsob. tieto položky sú hodnotené ako výrazne negatívne. Alternatívne by stavy vzrušenia neutrálnych položiek mohli byť otvorenejšie na interpretáciu ako stav vzrušenia negatívnych položiek, napríklad reakcie na negatívne obrázky môžu byť ovplyvnené procesmi zhora nadol, ktoré ich identifikujú ako koncepčne negatívne a zvyšujú pravdepodobnosť silného hodnotenie vzrušenia. Aj keď je to ťažké interpretovať, výrazný rozdiel medzi týmto vzorom konsolidácie v skupine SWS a vzorom návyku pozorovaným v skupine Un cued REM, kde negatívne a neutrálne položky boli zvyknuté v rovnakom rozsahu, by mohol naznačovať, že REM TMR narúša prirodzený proces. návyku na spánok NREM, ktorý funguje lepšie pre porovnateľne neutrálne stimuly ako pre tie, ktoré sú viac vzrušujúce.

Aj keď sa zdá, že naše zistenia podporujú jedinečnú úlohu REM spánku pri modulácii emocionálneho vzrušenia, nenašli sme žiadnu koreláciu medzi časom REM alebo silou theta a návykom. Keďže REM sa vyskytuje neskôr v noci ako SWS, nemôžeme vylúčiť možnosť, že disociácia, ktorú sme pozorovali medzi týmito štádiami spánku, bola spôsobená týmto rozdielom v načasovaní. Predovšetkým však v Rihm a Rasch26 habituácia súvisiaca s podnetom bola výraznejšia, keď boli podnety prezentované počas REM, ako spánok v štádiu 2 v rovnakom období ranného spánku, čo podporuje myšlienku, že tento rozdiel závisí od štádia spánku, v ktorom sa vykonáva TMR. namiesto nočného času, v ktorom sa vykonáva.

Do tejto štúdie boli zahrnuté iba ženské účastníčky. Bolo to spôsobené predchádzajúcimi štúdiami, ktoré uvádzali väčšiu odozvu na negatívne podnety u žien v porovnaní s mužmi. Budúca práca by mala rozšíriť tieto vyšetrovania aj na mužov. Nakoniec stojí za zmienku, že počas celej štúdie účastníci hodnotili skôr dvojicu zvuk-obraz než len obrázky alebo zvuky. Naše výsledky sa preto týkajú skôr tohto multimodálneho páru než samotných zvukov alebo obrázkov.

účinky cistanche: zlepšujú pamäť

Referencie

1. Rasch, B. & Born, J. O úlohe spánku v pamäti. Physiol. 93, 681 – 766 (2013).

2. Hu, P., Stylos-Allan, M. & Walker, MP Spánok uľahčuje upevnenie emocionálnej deklaratívnej pamäte. Psychol. Sci. 17, 891-898 (2006).

3. Payne, JD, Chambers, AM & Kensinger, EA Sleep podporuje trvalé zmeny v selektívnej pamäti pre emocionálne scény. Predné. Celé číslo. Neurosci. 6, 108 (2012).

4. Wagner, U., Hallschmid, M., Rasch, B. & Born, J. Krátky spánok po učení udržiava emocionálne spomienky živé roky. Biol. Psychiatria 60, 788–790 (2006).

5. Wagner, U., Kashyap, N., Diekelmann, S. & Born, J. Vplyv spánku po učení vs. bdelosť na rozpoznávaciu pamäť pre tváre s rôznymi výrazmi tváre. Neurobiol. Učte sa. Mem. 87, 679-687 (2007).

6. Dolcos, F., LaBar, KS & Cabeza, R. Spomínanie o rok neskôr: úloha amygdaly a pamäťového systému mediálneho temporálneho laloku pri získavaní emocionálnych spomienok. Proc. Natl Acad. Sci. USA 102, 2626 – 2631 (2005).

7. Goldstein, AN & Walker, MP Úloha spánku v emocionálnej funkcii mozgu. Annu. Clin. Psychol. 10, 679-708 (2014).

8. van der Helm, E. a kol. REM spánok depotenciuje aktivitu amygdaly na predchádzajúce emocionálne zážitky. Curr. Biol 21, 2029-2032 (2011).

9. Gujar, N., McDonald, SA, Nishida, M. & Walker, MP Úloha rem spánku pri rekalibrácii citlivosti ľudského mozgu na špecifické emócie. Cereb. Cortex 21, 115 – 123 (2011).

10. Baran, B., Pace-Schott, EF, Ericson, C. & Spencer, RMC Spracovanie emočnej reaktivity a zaspávania emočnej pamäte. J. Neurosci. 32, 1035 – 1042 (2012).

11. Groch S., Wilhelm I., Diekelmann S. & Born, J. Úloha REM spánku pri spracovaní emocionálnych spomienok: Dôkazy zo správania a potenciálov súvisiacich s udalosťami. Neurobiol. Učte sa. Mem. 99, 1–9 (2013).

12. Groch, S. a kol. Príspevok norepinefrínu ku konsolidácii emocionálnej pamäte počas spánku. Psychoneuroendokrinológia 36, ​​1342–1350 (2011).

13. Wagner, U., Fischer, S. & Born, J. Zmeny v emocionálnych reakciách na averzívne obrázky v obdobiach bohatých na spánok s pomalými vlnami oproti spánku s rýchlymi pohybmi očí. Psychosom. Med. 64, 627-634 (2002).

14. Cellini, N. & Cappuzo, A. Formovanie konsolidácie pamäte prostredníctvom cielenej pamäte. Ann. NY Acad. Sci. 1426, 52 – 71 (2018).

15. Guerrini, A., Dujardin, K., Mandal, O., Sockeel, P. & Leconte, P. Zlepšenie pamäti sluchovou stimuláciou počas post-učiaceho sa REM spánku u ľudí. Physiol. Správaj sa. 45, 947-950 (1989).

16. Tilley, AJ Učenie spánku počas fázy 2 a REM spánku. Biol. Psychol. 9, 155-161 (1979).

17. Cordi, MJ, Diekelmann, S., Born, J. & Rasch, B. Žiadny vplyv pachom indukovanej reaktivácie pamäte počas REM spánku na deklaratívnu stabilitu pamäte. Predné. Syst. Neurosci. 8, 157 (2014).

18. Fuentemilla, L. a kol. Hippocampus-dependentné posilnenie cielených spomienok prostredníctvom reaktivácie počas spánku u ľudí. Curr. Biol. 23, 1769 – 1775 (2013).

19. Rasch, B., Buchel, C., Gais, S. & Born, J. Pachové podnety počas pomalého spánku rýchlej deklaratívnej konsolidácie pamäte. Science 315, 1426–1429 (2007).

20. Rudoy, ​​JD, Voss, JL, Westerberg, CE & Paller, KA Posilnenie individuálnych spomienok ich opätovnou aktiváciou počas spánku. Science 326, 1079 (2009).

21. Schreiner, T. & Rasch, B. Posilnenie učenia sa slovnej zásoby verbálnym navádzaním počas spánku. Cereb. Cortex https://doi.org/10.1093/cercor/bhu139 (2015).

22. Lehmann, M., Schreiner, T., Seifritz, E. & Rasch, B. Emocionálne vzrušenie moduluje oscilačné koreláty cielenej reaktivácie pamäte počas NREM, ale nie REM spánku.

23. Hu, X., Cheng, LY, Chiu, MH & Paller, KA Podpora konsolidácie pamäte počas spánku: Metaanalýza cielenej reaktivácie pamäte. Psychol. Bull. 146, 218 – 244 (2020).

24. Groch, S. a kol. Cielená reaktivácia počas spánku rozdielne ovplyvňuje negatívne spomienky u sociálne úzkostných a zdravých detí a dospievajúcich. J. Neurosci. 37, 2425 – 2434 (2017).

25. Sterpenich, V. a kol. Reaktivácia pamäte počas spánku s rýchlymi pohybmi očí podporuje jej zovšeobecnenie a integráciu do kortikálnych zásob. Spánok 37, 1061–1075 (2014).

26. Rihm, JS & Rasch, B. Prehrávanie podmienených stimulov počas neskorého spánku REM a štádia N2 ovplyvňuje skôr afektívny tón než silu emocionálnej pamäte. Neurobiol. Učte sa. Mem. 122, 142 – 151 (2015).

27. Walker, MP, van der, HE & van der Helm, E. Nočná terapia? Úloha spánku pri emocionálnom spracovaní mozgu. Psychol. Bull. 135, 731-748 (2009).

28. Pace-Schott, EF a kol. Zdriemnutie podporuje privykanie si na emocionálne podnety medzi jednotlivými sedeniami. Neurobiol. Učte sa. Mem. 95, 508 – 523 (2012).

29. Talamini, LM, Bringmann, LF, de Boer, M. & Hofman, WF Zaspávanie preč alebo preč spánok? Fyziologické dôkazy o interakciách spánku a emócií.

30. Horne, JA & Ostberg, O. Sebahodnotiaci dotazník na určenie ranného a večera v ľudských cirkadiánnych rytmoch. Int. J. Chronobiol. 4, 97-110 (1976).

31. Lang, PJ, Bradley, MM & Cuthbert, BN Medzinárodný afektívny obrazový systém (IAPS): Účinné hodnotenie obrázkov a návod na použitie. Technická správa č. A-8 (University of Florida, 2008).

32. Willenbockel, V. a kol. Ovládanie vlastností obrazu na nízkej úrovni: sada nástrojov SHINE. Správaj sa. Res. Methods 42, 671-684 (2010).

33. Bradley, MM & Lang, PJ Medzinárodné afektívne digitalizované zvuky (IADS): Stimuly, návod na použitie a hodnotenie účinnosti. Technická správa č. B-2 (1999).

34. Breiter, HC a kol. Reakcia a návyk ľudskej amygdaly počas vizuálneho spracovania výrazu tváre. Neuron 17, 875-887 (1996).

35. Büchel, C., Dolan, RJ, Armony, JL & Friston, KJ Amygdala-hippokampálna účasť v ľudskom averzívnom stopovom kondicionovaní odhalená prostredníctvom funkčného zobrazovania magnetickou rezonanciou súvisiaceho s udalosťami. J. Neurosci. 19, 10869-10876 (1999).

36. Fischer, H., Furmark, T., Wik, G. & Fredrikson, M. Reprezentácia mozgu habituácie na opakovanú komplexnú vizuálnu stimuláciu študovaná s PET. Neuroreport 11, 123-126 (2000).

37. Bradley, MM & Lang, PJ Meranie emócií: figurína sebahodnotenia a sémantický diferenciál. J. Behav. Ther. Exp. Psychiatria 25, 49–59 (1994).

38. Iber, C., Ancoli-Israel, S., Chesson, A. & Quan, S. The AASM Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events (American Academy for Sleep Medicine, 2007).