Cílená reaktivace paměti v REM, ale ne SWS selektivně snižuje odezvy vzrušení

Kontakt: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com

Rostoucí množství důkazů naznačuje, že spánek může pomoci rozdělit sePaměťemocionálních zážitků z jejich souvisejícího efektivního náboje. Předpokládá se, že tento proces závisí na spontánní reaktivaci emocionálních vzpomínek během spánku, i když stále není jasné, která fáze spánku je pro takovou reaktivaci optimální. Tuto otázku jsme zkoumali tak, že jsme explicitně manipulovali s reaktivací paměti jak ve spánku s rychlým pohybem očí (REM), tak ve spánku s pomalými vlnami (SWS) pomocí cílené reaktivace paměti (TMR) a testováním dopadu této manipulace na návyky na subjektivní reakce vzrušení napříč noc. Naše výsledky ukazují, že TMR během REM, ale ne SWS významně snížilo subjektivní vzrušení a tento efekt je řízen negativnějšími podněty. Tyto výsledky podporují jeden aspekt spánku k zapomenutí, hypotézu spánku k zapamatování (SFSR), která navrhuje, že reaktivace emoční paměti během REM spánku je základem návyku závislého na spánku.

účinky cistanche: zlepšují paměť

Cílená reaktivace paměti (TMR) je technika, při kteréPaměťreaktivace je záměrně spouštěna ve spánku opětovnou prezentací podnětů, které byly spojeny s pamětí po probuzení, a běžně se jí dosahuje pomocí zvuků nebo pachů, přehled viz14. Zatímco dřívější studie uváděly přínos TMR v REM spánku na konsolidaci paměti přes noc15,16, rostoucí počet zpráv naznačuje, že TMR je prospěšné, když je prezentováno během non-REM17−21, ale ne během REM17,19,22 viz23 pro metaanalýzu . Pokud jde o to, jak může TMR ovlivnit emoční vzrušení, jedna nedávná studie prokázala dopad non-REM TMR na hodnocení příjemnosti a vzrušení, ale to se objevilo pouze u sociálně úzkostných účastníků a po týdnu konsolidace24. Velmi málo studií zkoumalo dopad REM TMR na emocionální materiál. Bylo tedy prokázáno, že vyvolání reaktivace vzpomínek strachu během REM vede ke zvýšené generalizaci25 a TMR Pavlovova podmiňovacího úkolu během REM vede ke zvýšené habituaci ve srovnání s TMR stejného úkolu během fáze 2 non-REM26.

Na základě této literatury jsme se rozhodli otestovat předpověď SFSR, že přehrání emocionálně vzrušujících vzpomínek během REM, ale ne SWS, by bylo spojeno se sníženým hodnocením vzrušení pro tento materiál následující den. Dosáhli jsme toho manipulací s reaktivací emocionálních vzpomínek během spánku pomocí TMR. Naši účastníci hodnotili emocionálně negativní a neutrální obrazové zvukové dvojice pro vzrušení před a po noci spánku. Během spánku jsme přiměli polovinu negativních a polovinu neutrálních podnětů k reaktivaci jemným přehráváním souvisejících zvuků. Poté jsme zkoumali dopad tohoto TMR na noční návyk na reakci vzrušení. Pečlivě jsme kontrolovali spánkovou fázi, ve které byla aplikována TMR, a naváděli jsme účastníky buď v REM (REM Group) nebo SWS (SWS Group), viz obr. 1. Na základě hypotézy SFSR jsme předpověděli, že TMR povede k větší habituaci, když aplikován během REM, ale ne SWS.

účinky cistanche: zlepšují paměť

Výsledek

Na začátku byla hodnocení vzrušení vyšší u negativních než u neutrálních položek, což ukazuje, že účastníci hodnotili podněty v souladu s očekáváním. To bylo potvrzeno analýzou 2×2x2 ANOVA na předspánkové vzrušení s faktory Group, 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 obou případech), což ukazuje, že základní linie byla dobře vyvážená a žádný z účastníků neuvedl, že by si během spánku hráli zvuky.

Zkoumali jsme, jak bylo noční přivykání na vzrušení modulováno TMR cueingem pomocí 2×2×2 ANOVA s faktory Skupina, Cueing a Emoce, viz tabulka 1. Přivykání přes noc bylo vypočteno jako (druhé hodnocení vzrušení před spánkem – vzrušení po spánku hodnocení)/ hodnocení prvního předspánkového vzrušení. To odhalilo významnou interakci mezi skupinou a cueingem (F(1,32) {{10}}.341, p=0.027), což naznačuje, že dopad cueingu na tuto míru návyku závisí na kognitivní stav, během kterého se TMR aplikuje. ANOVA 2 × 2 × 2 nepřinesla žádný jiný významný výsledek. Abychom určili, která fáze spánku řídila interakci Group x Cueing, provedli jsme samostatné 2 × 2 ANOVA s faktory Cueing a Emotion ve skupinách SWS a REM. To ukázalo hlavní účinek navádění v REM (F(1,14)=7,48, p < 0,02),="" ale="" ne="" sws="" (f(1,18)="0,086," p="" {{29="" }}.8),="" viz="" obr.="" 2.="" bližší="" zkoumání="" skupiny="" rem="" ukázalo,="" že="" účinek="" cueingu="" byl="" řízen="" negativními="" položkami="" (párový="" test="" t="3.21;" p="0.006)" ,="" přičemž="" neutrální="" položky="" vykazují="" trend="" ke="" stejnému="" efektu="" (t="1.6;" p="0.102)." je="" zajímavé,="" že="" hlavní="" účinek="" emocí="" byl="" ve="" skupině="" sws="" (f(1,18)="6.28," p="0.022)," ale="" ne="" ve="" skupině="" rem.="" bližší="" zkoumání="" ukázalo,="" že="" to="" bylo="" způsobeno="" větším="" přivykáním="" neutrálních="" položek="" ve="" srovnání="" s="" negativními="" položkami="" ve="" stavu="" un-cued="" (t="2,25," p="0,037)," s="" trendem="" ve="" stavu="" cued="" (t="1,45," p="">

Paměťfor 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) ve všech případech.

Abychom zajistili, že se reakční doby během testu předspánkového vzrušení výrazně nelišily mezi nabídnutými a nenavázanými položkami, provedli jsme a2×2 ANOVA s faktory valence (neutrální, negativní) a cueing (nepřizpůsobený, přivedený) v každém z nich. skupina účastníků. To odhalilo hlavní účinek emocí (F=29.9,str< 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) ve všech případech naleznete prostředky v tabulce doplňkových informací 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 ve všech případech).

účinky cistanche: zlepšují paměť

Diskuse

Naše data podporují roli REM spánku v nočním návyku na reakce vzrušení na kombinace obrazu a zvuku tím, že prokazují, že TMR v REM, ale ne SWS, vede ke zvýšenému nočnímu návyku. Toto zjištění je v souladu s předchozím pozorováním, že REM TMR zvuků používaných v předspánkovém pavlovovském podmiňování vedl k většímu návyku na tyto zvuky následující den než TMR stejných zvuků ve fázi 2 spánku-26. Tyto dvě studie se spojují, aby podpořily jeden aspekt hypotézy spánku, kdy je třeba zapomenout, spánek, který si zapamatuje27, např. myšlenku, že reaktivace paměti v REM je specificky spojena se snížením následného vzrušení.

Nedávná studie Lehmanna et al22. použili podobný design k prozkoumání role TMR v REM a SWS při konsolidaci emoční paměti a nezjistili žádný vliv cueingu na subjektivní habituaci v žádné skupině22. Jeden z možných důvodů rozdílu mezi těmito výsledky a našimi vlastními může pramenit ze skutečnosti, že naši účastníci hodnotili obrázky pro vzrušení bezprostředně před a po spánku, zatímco účastníci v Lehmann 2016 prováděli úkoly učení a vyhledávání poté, co ohodnotili podněty, ale před spaním. Opakované sledování podnětů může vést k návyku, takže Lehmannův návrh mohl umožnit návyku před spánkem přehlušit jakékoli účinky TMR.

Řada studií naznačuje, že SWS může hrát roli v habituaci8, například pozorování, že aspekty autonomního habituace předpovídá SWS28, že procento SWS předpovídá emocionální útlum přes noc29 a že blokování uvolňování noradrenalinu během SWS tuto habituaci zmenšilo12. Je zajímavé, že jsme pozorovali výrazně silnější návyk na neutrální ve srovnání s negativními položkami ve skupině SWS bez ohledu na TMR cueing, možná proto, že neutrální položky jsou pro začátek méně silně vzrušující, a proto je pro účastníky snazší změnit způsob. tyto položky jsou hodnoceny než silně vzbuzující negativní. Alternativně mohou být stavy vzrušení neutrálních položek otevřenější interpretaci než stav vzrušení negativních položek, například reakce na negativní obrázky mohou být ovlivněny procesy shora dolů, které je identifikují jako koncepčně negativní a zvyšují pravděpodobnost silného hodnocení vzrušení. Ačkoli je to obtížné interpretovat, výrazný rozdíl mezi tímto vzorem konsolidace ve skupině SWS a vzorem habituace pozorovaným ve skupině Un cued REM, kde negativní a neutrální položky habituované ve stejném rozsahu, by mohl naznačovat, že REM TMR narušuje přirozený proces. návyku na spánek NREM, který funguje lépe pro srovnatelně neutrální podněty než pro ty, které jsou více vzrušující.

I když se zdá, že naše zjištění podporují jedinečnou roli REM spánku při modulaci emočního vzrušení, nenašli jsme žádnou korelaci mezi časem REM nebo silou theta a návykem. Protože REM nastává později v noci než SWS, nemůžeme vyloučit možnost, že disociace, kterou jsme pozorovali mezi těmito spánkovými stádii, byla způsobena tímto rozdílem v načasování. Je však pozoruhodné, že u Rihma a Rasch26 byla habituace související s podnětem výraznější, když byly podněty prezentovány během REM, než ve fázi 2 spánku ve stejném období ranního spánku, což podporuje myšlenku, že tento rozdíl závisí na fázi spánku, ve které se TMR provádí. spíše než noční dobu, kdy se provádí.

Do této studie byly zahrnuty pouze ženy. To bylo způsobeno předchozími studiemi, které uváděly větší samozřejmou reakci na negativní podněty u žen oproti mužům. Budoucí práce by měla rozšířit tato vyšetřování na muže. Nakonec stojí za zmínku, že v průběhu studie účastníci hodnotili spíše dvojici zvuk-obraz než jen obrázky nebo zvuky. Naše výsledky se proto týkají tohoto multimodálního páru spíše než samotných zvuků nebo obrázků.

účinky cistanche: zlepšují paměť

Reference

1. Rasch, B. & Born, J. O roli spánku v paměti. Physiol. Rev. 93, 681–766 (2013).

2. Hu, P., Stylos-Allan, M. & Walker, MP Spánek usnadňuje upevnění emocionální deklarativní paměti. Psychol. Sci. 17, 891-898 (2006).

3. Payne, JD, Chambers, AM & Kensinger, EA Sleep podporuje trvalé změny selektivní paměti pro emocionální scény. Přední. Celé číslo. Neurosci. 6, 108 (2012).

4. Wagner, U., Hallschmid, M., Rasch, B. & Born, J. Krátký spánek po učení udržuje emocionální vzpomínky živé po celá léta. Biol. Psychiatrie 60, 788–790 (2006).

5. Wagner, U., Kashyap, N., Diekelmann, S. & Born, J. Vliv spánku po učení vs. bdělost na rozpoznávací paměť pro tváře s různými výrazy obličeje. Neurobiol. Učit se. Mem. 87, 679-687 (2007).

6. Dolcos, F., LaBar, KS & Cabeza, R. Vzpomínání o rok později: role amygdaly a paměťového systému mediálního temporálního laloku při získávání emocionálních vzpomínek. Proč. Natl Acad. Sci. USA 102, 2626–2631 (2005).

7. Goldstein, AN & Walker, MP Úloha spánku v emoční funkci mozku. Annu. Clin. Psychol. 10, 679–708 (2014).

8. van der Helm, E. a kol. REM spánek depotenciuje aktivitu amygdaly na předchozí emocionální zážitky. Curr. Biol 21, 2029–2032 (2011).

9. Gujar, N., McDonald, SA, Nishida, M. & Walker, MP Úloha rem spánku při rekalibraci citlivosti lidského mozku na specifické emoce. Cereb. Cortex 21, 115–123 (2011).

10. Baran, B., Pace-Schott, EF, Ericson, C. & Spencer, RMC Zpracování emoční reaktivity a zaspání emoční paměti. J. Neurosci. 32, 1035–1042 (2012).

11. Groch S., Wilhelm I., Diekelmann S. & Born, J. Role REM spánku při zpracování emočních vzpomínek: Důkazy z chování a potenciálů souvisejících s událostmi. Neurobiol. Učit se. Mem. 99, 1–9 (2013).

12. Groch, S. a kol. Příspěvek norepinefrinu ke konsolidaci emoční paměti během spánku. Psychoneuroendokrinologie 36, 1342–1350 (2011).

13. Wagner, U., Fischer, S. & Born, J. Změny emocionálních reakcí na averzivní obrázky v obdobích bohatých na spánek s pomalými vlnami versus spánek s rychlými pohyby očí. Psychosom. Med. 64, 627-634 (2002).

14. Cellini, N. & Cappuzo, A. Tvarování konsolidace paměti pomocí cílené paměti. Ann. NY Acad. Sci. 1426, 52–71 (2018).

15. Guerrini, A., Dujardin, K., Mandal, O., Sockeel, P. & Leconte, P. Zlepšení paměti sluchovou stimulací během post-learning REM spánku u lidí. Physiol. Chovej se. 45, 947-950 (1989).

16. Tilley, AJ Učení spánku během fáze 2 a REM spánku. Biol. Psychol. 9, 155-161 (1979).

17. Cordi, MJ, Diekelmann, S., Born, J. & Rasch, B. Žádný vliv pachem indukované reaktivace paměti během REM spánku na deklarativní stabilitu paměti. Přední. Syst. Neurosci. 8, 157 (2014).

18. Fuentemilla, L. a kol. Hippocampus-dependentní posílení cílených vzpomínek prostřednictvím reaktivace během spánku u lidí. Curr. Biol. 23, 1769–1775 (2013).

19. Rasch, B., Buchel, C., Gais, S. & Born, J. Pachové podněty během pomalého spánku rychlé deklarativní konsolidace paměti. Science 315, 1426–1429 (2007).

20. Rudoy, ​​JD, Voss, JL, Westerberg, CE & Paller, KA Posílení individuálních vzpomínek jejich reaktivací během spánku. Science 326, 1079 (2009).

21. Schreiner, T. & Rasch, B. Posílení učení slovní zásoby verbálním naváděním během spánku. Cereb. Cortex https://doi.org/10.1093/cercor/bhu139 (2015).

22. Lehmann, M., Schreiner, T., Seifritz, E. & Rasch, B. Emoční vzrušení moduluje oscilační koreláty cílené reaktivace paměti během NREM, ale ne REM spánku.

23. Hu, X., Cheng, LY, Chiu, MH & Paller, KA Podpora konsolidace paměti během spánku: Metaanalýza cílené reaktivace paměti. Psychol. Býk. 146, 218–244 (2020).

24. Groch, S. a kol. Cílená reaktivace během spánku rozdílně ovlivňuje negativní vzpomínky u sociálně úzkostných a zdravých dětí a dospívajících. J. Neurosci. 37, 2425–2434 (2017).

25. Sterpenich, V. a kol. Reaktivace paměti během spánku s rychlými pohyby očí podporuje její generalizaci a integraci do kortikálních zásob. Spánek 37, 1061–1075 (2014).

26. Rihm, JS & Rasch, B. Přehrávání podmíněných podnětů během pozdního spánku REM a fáze N2 ovlivňuje spíše afektivní tón než sílu emocionální paměti. Neurobiol. Učit se. Mem. 122, 142–151 (2015).

27. Walker, MP, van der, HE & van der Helm, E. Noční terapie? Role spánku při emočním zpracování mozku. Psychol. Býk. 135, 731-748 (2009).

28. Pace-Schott, EF a kol. Zdřímnutí podporuje přivykání mezi sezeními na emocionální podněty. Neurobiol. Učit se. Mem. 95, 508–523 (2012).

29. Talamini, LM, Bringmann, LF, de Boer, M. & Hofman, WF Uspávat starosti pryč nebo usínat se starostmi? Fyziologické důkazy o interakcích spánku a emocí.

30. Horne, JA & Ostberg, O. Sebehodnotící dotazník k určení ranní-večerní doby v lidských cirkadiánních rytmech. Int. J. Chronobiol. 4, 97-110 (1976).

31. Lang, PJ, Bradley, MM & Cuthbert, BN International Affective Picture System (IAPS): Afektivní hodnocení obrázků a návod k použití. Technická zpráva č. A-8 (University of Florida, 2008).

32. Willenbockel, V. a kol. Ovládání nízkoúrovňových vlastností obrazu: sada nástrojů SHINE. Chovej se. Res. Methods 42, 671–684 (2010).

33. Bradley, MM & Lang, PJ Mezinárodní afektivní digitalizované zvuky (IADS): Stimuly, návod k použití a hodnocení afekce. Technická zpráva č. B-2 (1999).

34. Breiter, HC a kol. Odezva a habituace lidské amygdaly během vizuálního zpracování výrazu obličeje. Neuron 17, 875-887 (1996).

35. Büchel, C., Dolan, RJ, Armony, JL & Friston, KJ Amygdala-hippokampální účast na lidském averzivním sledování stopy odhalená prostřednictvím funkčního zobrazování magnetickou rezonancí související s událostmi. J. Neurosci. 19, 10869-10876 (1999).

36. Fischer, H., Furmark, T., Wik, G. & Fredrikson, M. Reprezentace mozku habituace na opakovanou komplexní zrakovou stimulaci studovaná pomocí PET. Neuroreport 11, 123–126 (2000).

37. Bradley, MM & Lang, PJ Měření emocí: figurína sebehodnocení a sémantický diferenciál. J. Behav. Ther. Exp. Psychiatrie 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).