Svefntap truflar taugaeinkenni árangursríks náms 3. hluti

Gagnagreiningar

Hegðun

Atferlisgögn voru greind með R Studio (v.1.4.1717,R Studio Team 2021). Minni samþjöppun var verðtryggð með breytingunni á nákvæmni sjónræns minnis milli tafarlausra og seinkaðra prófana.

Seinkuð prófun er prófunaraðferð sem oft er notuð til að prófa minni og námsáhrif. Grundvallaratriði þess er að eftir að ákveðnu náms- og minnisverkefni er lokið seinkar prófinu um nokkurn tíma til að fylgjast með langtímaminni fólks og tökum á lærðri þekkingu.

Rannsóknir sýna að seinkuð próf geta hjálpað okkur að treysta minningar og bæta nám. Venjulega lærum við og leggjum á minnið aftur og aftur þegar við lærum nýja þekkingu, en seinkun próf getur hjálpað okkur að leggja á minnið og muna á skilvirkari hátt, hjálpa til við að dýpka skilning okkar og minni á þekkingu sem við höfum lært. Þetta djúpa minni er líklegra til að hjálpa okkur fljótt að endurheimta og muna upplýsingarnar sem við þurfum í framtíðinni.

Með seinkuðum prófum getum við uppgötvað blinda bletti í námi okkar, fundið það efni sem er erfiðast fyrir okkur að muna og rannsakað og endurmetið það á markvissan hátt til að ná yfirgripsmeiri tökum á nauðsynlegri þekkingu.

En við verðum að hafa í huga að tafarpróf eru ekki fullkomlega árangursrík. Það er aðallega notað til að treysta þekkinguna sem við höfum þegar náð tökum á og mun ekki hjálpa okkur að læra hugtök eða þekkingarpunkta. Þess vegna, þegar við lærum nýja þekkingu, þurfum við líka að taka fleiri glósur og beita þekkingunni sem við höfum lært í raunveruleikanum til að dýpka skilning okkar og minni á þekkingunni.

Í stuttu máli sagt, seinkun próf er mikil hjálp fyrir nám okkar og minni. Það gerir okkur kleift að treysta betur þekkingarminni og læra og ná tökum á nauðsynlegri þekkingu á skilvirkari hátt. Við skulum nota seint próf til að bæta námsárangur okkar og ná betri tökum á nauðsynlegri þekkingu og færni meðan á námsferlinu stendur. Það má sjá að við þurfum að bæta minnið og Cistanche deserticola getur bætt minnið verulega því Cistanche deserticola er hefðbundið kínverskt lækningaefni sem hefur mörg einstök áhrif, ein þeirra er að bæta minni. Virkni hakkaðs kjöts kemur frá hinum ýmsu virku innihaldsefnum sem það inniheldur, þar á meðal sýru, fjölsykrur, flavonoids o.fl. Þessi innihaldsefni geta stuðlað að heilsu heilans á margvíslegan hátt.

Smelltu á vita bætiefni til að bæta minni

Fyrir hvern þátttakanda og próf reiknuðum við út villustig fyrir hverja mynd með því að reikna út fjarlægðina (cm) á milli endurkallaðrar staðsetningar (miðja myndar) og staðsetningarinnar þar sem myndin hafði birst við óvirka skoðun. Við fengum varðveisluvísitölu (RI) með því að draga villustigið á seinkaprófinu frá villustiginu við strax prófun fyrir hverja mynd og taka síðan meðaltal yfir myndirnar.

Eftirfylgni RI var reiknað á milli strax og eftirfylgni prófanna með sömu aðferð. Til að auðvelda skilning (td hærra RI=betri varðveisla), skiptum við röð RI frádráttar við það sem var forskráð.

This change yields statistically identical results aside from the sign change. As preregistered, 1 participant was removed from analyses that included RISleepBenefit scores (see below) because their RI at the delayed test in the sleep deprivation condition was >3 SD frá meðaltali.

Nám næsta dag var metið með námsvísitölunni (LI), sem jafngilti hlutfalli rétt viðurkenndra mynda á pöruðu félagaprófinu. Munur á ástandi á RI og LI var greindur með því að nota t-próf ​​með pöruðu sýni með marktektarþröskuld P < 0.05. Við greinum frá „klassíska“ Cohen's d sem mat okkar á áhrifum vegna þess að það hefur ekki áhrif á tilraunahönnun og auðveldar þannig samanburð á mismunandi rannsóknum (R fall: cohen, R pakki: LSR, Navarro2015).

Eitt af meginmarkmiðum okkar var að kanna tengslin milli svefntengdrar styrkingar og náms næsta dags og hvernig SWA stuðlar að þessu sambandi. Til að gera þetta töluðum við fyrst ávinninginn af svefni (á móti svefnskorti) á RI og LI. Við drógum (fyrir hvern þátttakanda) RI í svefnskorti frá RI í svefnástandi til að fá RIS-svefnhag.

Á sama hátt drógum við (fyrir hvern þátttakanda) LI í svefnskorti frá LI í svefnskilyrðum til að fá LISleep Benefit. Jákvæð skor á RISleepBenefit og LISleepBenefit gefa því til kynna svefntengda framför í frammistöðu. RISleepBenefit og SWA (sjá hér að neðan) voru færð inn sem spá fyrir LISleepBenefit í margþættri aðhvarfsgreiningu.

Bayesian-multiple aðhvarfsgreining (R-pakki: BayesFactor, Morey og Rouder 2018) var notuð til að prófa vísbendingar um núllið (þ.e. ekkert samband á milli svefntengdrar styrkingar [RISleepBenefit], SWA og næsta dags nám[LISleepBenefit]). Könnunarfylgni var að reikna út Pearson's R.

EEG (svefn)

Forvinnsla

Svefn EEG gögnum var skipt í 30 s tímabil og voru skoruð í RemLogic 3.4 samkvæmt stöðluðum viðmiðum (Iber 2007). Tímabil sem skorað var sem svefnstig N2 eða SWS voru flutt út til MATLAB 2019a með því að nota FieldTriptoolbox (Oostenveld o.fl. 2011, v.10/04/18) til frekari greiningar. Artifacts voru auðkenndir og fjarlægðir með því að nota FieldTrip's Databrowser (meðaltal ± SD artifacts hafnað, 3,5 ± 2,85), hávaðasamar rásir voru fjarlægðar (4 rásir yfir 4 þátttakendur) og 2 heil gagnasöfn voru útilokuð vegna of mikils hávaða. Gögnin sem eftir voru voru band-pass síuð á milli 0,3 Hz og 30 Hz með Butterworth lág-pass og hár-pass síum.

Kraftrófsgreining

Vegna verulegs hávaða í hnakkarásum (þar sem rafskaut losnuðu á nóttunni hjá nokkrum þátttakendum) tókum við aðeins með framan (F3 og F4), miðlæga (C3 og C4) og parietal (P3 og P4) rásir í litrófsgreiningu okkar. af EEG gögnum um svefn. Með því að nota aðgerðir úr FieldTrip verkfærakistunni, var gripalausum N2 og SWS tímabilum beitt á Fast Fourier Transformation með 10.24-s Hanning glugga og 50% overlap.EEG krafti í SWA (0,5– 4 Hz) og hröð snældasvið (12,1–16 Hz) voru ákvörðuð með meðaltali yfir samsvarandi tíðnihólf og rásir.

EEG (nám)

Forvinnsla

Allar 8 EEG rásirnar (F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1 og O2) voru með í greiningu okkar á námi. Gögnin voru hápassa síuð (0,5 Hz), hak-síuð (49–51 Hz) og skipt í tilraunir (-3 sekúndur til 4,5 sekúndur í kringum upphaf áreitis). Rannsóknir sem þátttakendur svöruðu ekki fyrir voru fjarlægðar úr greiningin (meðaltal ± SD útilokaðar rannsóknir, svefn: 0.1 ± 0.45, svefnskortur: 5.11 ± 7.93, Priestet al. 2001).

Frá rafskautum í hársverði voru augnblikkar og hjartahlutar auðkenndir og voru fjarlægðir með óháðri íhlutagreiningu og hávaðasamar rásir voru innskotnar með vegnu meðaltali næstu nágranna þeirra (14 rásir yfir 6 þátttakendur og 2 aðstæður). Tilraunir voru skoðaðar sjónrænt og gögn frá 2 þátttakendum voru fjarlægð vegna of mikils hávaða í mörgum rásum.

Tíma-tíðnigreiningar

Tímatíðniframsetning (TFR) var reiknuð sérstaklega fyrir lægri (4–30 Hz) og hærri tíðni (30–60 Hz). Forskráðu efri mörkin okkar voru 120 Hz, en vegna þess að sýnatökuhraði okkar var 200 Hz, voru efri mörkin fyrir ofan Nyquist tíðnina og þurfti að lækka. Fyrir lægri tíðni voru gögn sveifluð með 5-5-lotu Hanning taper í 0.{ {9}}Hz tíðniþrep og 5-mstíma skref með aðlögunargluggalengd (þ.e. þar sem lengd glugga minnkar með aukinni tíðni, td 1,25 sekúndur við 4 Hz og 1 sekúndu við 5 Hz, til að halda 5 lotum).

Fyrir hærri tíðni var gögnum snúið saman við tapers af Slepiansquence (3 tapers), einnig í þrepum 0,5 Hz og 5 ms með aðlögunargluggalengd. Fyrir þessa síðarnefndu greiningu var tíðnijöfnun stillt á 0.4 af vaxtatíðni (td 20 Hz jöfnun við 50 Hz). Höfnun gripa var náð með gagnadrifinni nálgun sem beitt var sérstaklega við greiningar á lægri og hærri tíðni: aflgildi sem fóru yfir 85. hundraðshluta yfir alla tíma/tíðnipunkta og tilraunir voru fjarlægðar úr gagnasafni hvers þátttakanda.
TFR var breytt í prósenta aflbreytingu miðað við −400 ms til −200 ms prestimulus grunnlínu glugga. Þessi gluggi var valinn til að draga úr grunnlínumengun með eftirörvunarvirkni en varðveita nálægð við upphaf áreitis (athugið að áhugaverður eftirörvunartími byrjaði á 0,3 sekúndum, sjá hér að neðan).

Prófunum var skipt í pörun sem mundu og gleymdar lýsingarorð og mynd (byggt á prófunarfasa 48 klukkustundum síðar). Vegna þess að 49–51 Hz hak sían okkar skarast við gamma tíðnisviðið okkar, var greining okkar með hærri tíðni (30–60 Hz) án haksíu og niðurstöðurnar í gamma tíðnisviðinu (40–60 Hz) voru óbreyttar.

Tölfræði

TFR greiningar voru framkvæmdar sem háðar úrtaksgreiningar og voru leiðréttar fyrir margfaldan samanburð með því að nota FieldTrip's nonparametric klasa-based permutation method (1,000 slembival). Klasar voru skilgreindir eftir rás ∗ tíma á meðan meðaltal var yfir tíðnisviðin sem vekur áhuga (þeta [4–8 Hz], alfa [8–12 Hz], beta [12–20 Hz] og gamma [40–60 Hz], klasaþröskuldur P < 0,05).

Forskráðar greiningar í þeta- og gammaböndum voru {{0}}halaðar en könnunargreiningar 2-halaðar. Til að draga úr truflunum frá svörun sem vakti snemma sjónrænt var vaxtatíminn stilltur frá 0,3 sekúndum í 2 sekúndur (Friedman og Johnson 2000; Osipova o.fl. 2006). Stuðlabundin nálgun var notuð til að meta áhrif svefnskorts (á móti svefns) á taugafylgni kóðun: Við reiknuðum út heildarmeðaltalsmun á TFR fyrir gleymdar > gleymdar lýsingarorða-myndarpörun í hverju ástandi (svefn og svefnskortur) og fórum síðan inn þessar andstæður inn í klasa-undirstaða umbreytingagreiningu (Svefnminnst > gleymdur > SvefnSviptirminnst > gleymdur).

Til að endurspegla rökin fyrir klasatengda umbreytingarprófinu greinum við frá áhrifastærðum sem Cohen's dz byggt á meðaltali stærsta klasans (þ.e. meðaltal yfir allar rásir og tímapunkta sem á hvaða tímapunkti áttu þátt í stærsta klasanum, Meyeret al. 2021).

Niðurstöður

Svefn gagnast styrkingu minnis

Til að meta samþjöppun á einni nóttu, reiknuðum við út RI úr tafarlausum og seinkuðum sjónrænum minnisprófum (hærra RI {{0}} betri varðveisla yfir nótt, sjá Efni og aðferðir). Eins og búist var við var RI marktækt hærra eftir svefn en svefnskortur (t(28)=3.78,P < 0.001, d=0.71, sjá mynd 2a). Til að tryggja að niðurstöður okkar væru ekki knúnar áfram af þreytu á milli ástandsmuna við seinka prófið, metum við einnig minnissöfnun á milli strax og eftirfylgni prófsins (sem átti sér stað 48 klst. eftir seinkaða prófið, sem leyfði þar með svefn).

Eins og við var að búast var RI enn marktækt hærra í svefn (á móti svefnleysi) ástandi (t(28)=2.18, P=0.038, d {{5} }.44, sjá mynd 2b), sem bendir til þess að svefn hafi auðveldað samþjöppun yfir nótt. Enginn marktækur munur á milli skilyrða var á nákvæmni sjón- og rýmis strax (meðaltal ± staðalvilla meðaltals (SEM), svefn: 2,44 ± 0.10, svefnskortur: 2,57 ± 0,10, t (28)=−0.98,P=0.337, d=0.19, BF01=3.28) og enginn munur var á ávinningi svefns við varðveislu ( RISleepBenefit [svefnástand RI − svefnskortsástand RI], sjá hér að neðan) á milli þátttakenda sem luku svefnástandinu fyrir eða eftir svefnleysið(t(27)=0.22, P=0.828, d=0.08, BF01=2.81).

Þó að svörunartími á PVT hafi verið hægari morguninn eftir svefnskort (meðaltal ± SEM,399.00 ms ± 17.63) en svefn (289.15 ± 4.34, P < 0.0{ {19}}1), ekkert marktækt samband var á milli RISleepBenefit og PVTSleepBenefit (þ.e. meðaltal RT eftir svefn − meðal RTeftir svefnskort, R{{10}} −0.15, P {{ 13}}.440, BF01=1.92). Að sama skapi, eins og SSS gefur til kynna, fannst þátttakendum ekki vera viðkvæmt eftir svefnskort (meðaltal ± SEM, 5,37 ± 0,15) en eftir svefn (2,27 ± 0,16). Hins vegar var engin marktæk fylgni á milli RISleepBenefit og SSSSleepBenefit (þ.e. meðaleinkunn eftir svefn - meðaleinkunn eftir svefnskort, R2 < -0,01, P=0.991, BF01=2.46). Ítarleg greining á PVT og SSS gögnum er fáanleg í viðbótarefninu.
Svefn bætir nám næsta dag

Til að meta frammistöðu kóðunar eftir svefn eða svefnskort, reiknuðum við út LI, sem jafngilti hlutfalli rétt viðurkenndra mynda á pöruðu samstarfsprófi (þetta átti sér stað 48 klst. eftir kóðun, eftir bata svefn). Eins og búist var við var kóðun árangur marktækt meiri eftir svefn en svefnleysi (t(29)=12.19, P < 0.001, d=2.17, sjá mynd 2c), sem bendir til þess að svefn hafi gagnast námi næsta dags. Enginn marktækur munur var á ávinningi svefns við nýtt nám (LISleepBenefit; þ.e. svefnástand LI - svefnskortsástand LI, sjá hér að neðan) á milli þátttakenda sem luku svefnástandinu fyrir eða eftir svefnleysið ( t(28)=0.37,P=0.712, d=0.14, BF01=2.75).

Ekkert marktækt samband var á milli LISleepBenefit og PVTSleepBenefit (R{0}} −0.30, P=0.113), þó að sönnunargögnin fyrir núllinu væru enn ófullnægjandi (BF{{ 5}}.86). Á sama hátt var engin marktæk fylgni á milli LISleepBenefit og SSSSleepBenefit(R2=−0,35, P=0.056) með ófullnægjandi sönnunargögnum fyrir thenull (BF01=0.53).

Ekkert samband á milli svefntengdrar samþjöppunar, hægfara virkni og náms næsta dags

Næst prófuðum við þá tilgátu að samþjöppun á einni nóttu spáir fyrir um nám næsta dags og að SWA stuðli að þessu sambandi. Vegna þess að við ætluðum að miða á sambandið milli svefntengdrar minnisvinnslu og næsta dags nám, var nauðsynlegt að mæla fyrst jákvæð áhrif svefns (á móti svefnskorti) á RI og LI. Við drógum því bæði RI og LI frá á milli svefn- og svefnleysisskilyrða (eftir þátttakanda fyrir hvern þátttakanda) þannig að jákvæð skor á RISleepBenefit og LISleepBenefit mæligildum bentu til svefntengdrar framförar í frammistöðu. SWA var skilgreint sem EEG-afl innan 0,5–4 Hz tíðnisviðsins á svefnstigum N2 og SWS (hrun yfir allar EEG-rásir). Í margfeldisaðhvarfslíkani færðum við inn RISleepBenefit og SWA sem forspár og LISleepBenefit sem útkomubreytuna. Andstætt væntingum tóku svefntengd samþjöppun (RISleepBenefit) og SWA ekki marktækt tillit til náms næsta dags (LISleepBenefit,F(2, 24)=1.51, R2=0.11, P {{ 18}}.242, sjá mynd 3). Ekkert marktækt samband sást á milli RISleepBenefit og LISleepBenefit óháð SWA (B=3.30, t(24)=0.86,P=0.399) eða á milli SWA og LISleepBenefit óháð RISleepBenefit (B=−0.51, t(24)=−1.65, P=0.111). RISleepBenefit var ekki marktækt í samhengi við SWA (R{ {37}}.21, P=0.298). Eftirfylgni Bayesian greining leiddi í ljós ósanngjarnar vísbendingar til stuðnings núllinu (þ.e. að svefntengd samþjöppun og SWA hafi ekki gert grein fyrir námi næsta dags, BF01=2.04).

Í dótturgreiningu endurtókum við þessa margfeldisárás en færðum aðeins inn gögn frá svefnskilyrðinu í líkanið okkar (þ.e. RISleepBenefit og LISleepBenefit var skipt út fyrir RI og LI frá svefnskilyrðinu einum). Niðurstöður okkar endurspegluðu niðurstöðurnar í fyrri greiningu: svefntengd samþjöppun (RI) og SWA gerðu ekki marktækt grein fyrir námi næsta dags (LI, F(2, 25)=1.83, P=0.181 , R2=0.13, BF{{10}}.68). Það var heldur engin marktæk tengsl milli RI og LI óháð SWA (B=4.46, t(25) )=1.67,P=0.107) eða á milli SWA og LI óháð RI(B=−0.25, t(25)=−1.16, P { {26}}.256), og engin marktæk fylgni sást á milli RI og SWA (R2=0.28,P=0.143).

Við könnuðum einnig hvort RI í svefnástandinu væri í tengslum við aðrar svefnbreytur sem áður hafa verið notaðar í skýrslusamstæðu minni: tími (mín.) í SWS (Backhaus o.fl. 2006; Scullin 2013) og hröð snældaafli (12,1–16 Hz) , Cox o.fl. 2012; Tamminen o.fl. 2010). Hins vegar komu engin marktæk tengsl í ljós (öll P > 0,368). Svefngögn eru fáanleg í töflu 1.

Svefnskortur truflar betadesamstillingu við árangursríkt nám

Að lokum prófuðum við þá tilgátu að svefnskortur trufli þeta og gamma samstillingu við nám. Hins vegar sást enginn marktækur munur á þeta (4–8 Hz) eða gamma (40–60 Hz) sviðum þegar borin voru saman TFR á milli pörunar lýsingarorða og mynda sem gleymdist síðar eða á milli svefn- og svefnskorts, og það var engin marktæk víxlverkun milli þessara andstæðna (allar P > 0,05).

Í könnunargreiningu könnuðum við áhrif svefnskorts á beta-afsamstillingu, staðfestu merki um árangursríkt nám (Hanslmayret al. 2009, 2011, 2012, 2014; Griffiths o.fl. 2016). Í samræmi við þessar fyrri niðurstöður kom fram heildarminnkun á beta-styrk við kóðun á síðari munuðum (á móti gleymdum) pörun lýsingarorða og myndar þegar svefn- og svefnskortsskilyrði voru sameinuð (sem samsvarar 2 klösum í vinstra heilahveli sem byrja á ~1,5–1,7 sek.=0.044,d=−0.66) og við ~1.75–1.9 s (P=0.038, d=−0.49) eftir að örvun hófst (sjá mynd 4a) ).

Athyglisvert er að breytingar á beta-krafti sem fylgdu árangursríku námi voru marktækt ólíkar í svefni og svefnskorti (víxlverkun, sem samsvarar klasa í vinstra heilahveli ∼{{0}}.5–0.7 s, P=0.014, d=−0.33, sjá mynd. 4b og d).Þar sem kóðun á lýsingarorða-myndarpörun sem eftir er minnisstætt (e. gleymd) tengdist niðurstýringu betastyrks eftir svefn ( P=0.005), augljós uppstýring á beta krafti kom út frá sömu andstæðu eftir svefnleysi (P=0.019, sjá mynd 4c, þó að þetta síðara post hoc próf lifði ekki af Bonferroni leiðréttingu, alfa { {16}}.0125). Þar að auki minnkaði betapower marktækt við kóðun pörunar sem síðar var minnst í svefn (á móti svefnskorti) ástandi (P=0.001), en enginn slíkur munur sást við kóðun á síðari gleymdum pörum (P=0 .928).

To explore whether this significant interaction was driven by increased fatigue in the sleep deprivation (vs. sleep) condition, we correlated (for each participant) average beta power for the contrast Sleepremembered > forgotten >Svefnskortur minnst > gleymt (innan umtalsverðs hópstigs klasans) með SSSSleepBenefit og PVTSleepBenefit. Engin marktæk tengsl sáust (SSS: R2=−0.20, P=0.311, BF01=1.58, PVT: R2=0. 18,P=0.371, BF01=1.73), sem bendir til þess að ofangreindar niðurstöður hafi ekki sprottið af þreytu með mismun á milli ástands.

Heildarlækkun á beta-styrk kom einnig fram fyrir svefn (á móti svefnskorti) ástandi þegar sameinuð voru síðar munaðar og gleymdar lýsingarorða-myndar sem samsvara 2 þyrpingum í vinstri (~1–1,5 s, P=0.{{8} }14, d=−0.63) og hægra heilahveli (∼1,3–1,7 s, P=0.038, d=−0,47) .Í ljósi áður greindra tengsla milli alfa (8–12 Hz) afsamstillingar og árangursríks náms (Griffiths o.fl. 2016; Weisz o.fl. 2020), könnuðum við einnig virkni á þessu tíðnisviði (sömu andstæður og hér að ofan), en engin marktæk áhrif sáust (allt P > 0,05).

Handritagerð

Svefnstundir á {{0}} klst. bili milli seinkaðra og eftirfylgniprófa (eins og metið er með armbandsúri) voru settar á 2 (Ástand: Svefn/svefnskortur) ∗ 2 (Nótt: 1/2 ) endurteknar ráðstafanir ANOVA (Rfunction: anova_próf, R pakki: rstatix). Athugið að 2 þátttakendur voru ekki teknir með í þessari greiningu vegna tæknilegra vandamála með aðgerðafræðibúnaðinn. Það voru aðaláhrif Nætur (F(1, 27)=62.47, P < 0.001, ηp2=0.7{ {42}}),sem gefur til kynna að allir þátttakendur sváfu lengur nótt 1 en nótt 2. Merkilegt ástand ∗ Nætursamspil (F(1, 27)=14.21, P < 0.{ {45}}1, ηp2=0.35) kom einnig fram, með Bonferroni-leiðréttum post hoc prófum sem gáfu til kynna að svefnlengd væri lengri í svefnskorti (á móti svefni) á nóttu 1 (meðaltal ± SEM klukkustunda svefn, svefnskortur: 9,03 ± 0,45, svefn: 7,52 ± 0,24, P=0.006)en styttri nótt 2 (svefnskortur: 5,33 ± 0,23, svefn: 6,00 ± 0,25, P=0. . Það voru engin aðaláhrif ástandsins (F(1, 27)=3.07, P=0.091, ηp2=0.10).

Hugsanlegt er að lengri lengd svefns fyrstu nóttina eftir að hafa lært í svefnleysi (vs.svefn) ástandinu hafi aukið samþjöppun nýlærðra lýsingarorða-myndarpörunar, sem gæti hugsanlega dregið úr fyrstu áhrifum svefntaps á kóðun. Til að prófa þennan möguleika tengdum við mismun á milli ástands í svefnlengd fyrstu nóttina eftir nám (svefnskortsástand - svefnástand) við LISleep Benefit. Hins vegar kom ekkert marktækt samband í ljós (R2=−0.06, P=0.756, BF01=2.33).

Umræða

Svefn veitir ávinning umfram vöku til að varðveita minningar og einnig til að læra nýjar (Gais o.fl. 2006; Yoo o.fl. 2007; Talamini o.fl. 2008; Payne o.fl. 2012; Alberca-Reina o.fl. 2014; Kaida o.fl. 2015; Durrant o.fl. 2016; Tempesta o.fl. 2016; Cairney, Lindsay o.fl. 2018; Cousins ​​o.fl. 2018; Gaskell o.fl. 2018; Ashton o.fl. 2020; Ashton og Cairney 2021). Sumir benda til þess að hægt sé að útskýra þessa kosti með virku hlutverki SWS og tengdra taugasveiflna við að færa minnisendurheimtunarnetið frá hippocampus til nýberkisins og endurheimta þannig getu hippocampus fyrir nýtt nám (Walker 2009; Born og Wilhelm 2012; Rasch ogBorn 2013; Klinzing 2013; al. 2019). Í núverandi rannsókn, blautaði tilgátunni að hversu mikið einstaklingar treysta nýjar minningar í svefni spái fyrir um getu þeirra til að umrita nýjar upplýsingar daginn eftir og að SWA stuðli að þessu sambandi. Þrátt fyrir að við höfum séð ávinning af svefni (miðað við svefnskort) á mælikvarða okkar á samþjöppun á einni nóttu og námi næsta dags, fundum við engar vísbendingar um tengsl milli þessara tveggja mælikvarða eða við SWA.

Í ljósi mikilvægis svefns fyrir nýtt nám, leituðum við enn frekar að því að skilja hvernig svefnskortur hefur áhrif á taugafylgni árangursríkrar kóðun. Athyglisvert er að það að læra á tengsl sem gleymdist síðar tengdist niðurstýringu á 12–20 Hz beta afli eftir svefn (eins og greint var frá í fyrri vinnu, Hanslmayr o.fl. 2009, 2011, 2012, 2014; Griffiths o.fl. 2019 ), enginn marktækur munur á betapower kom fram eftir svefnskort. Þessar niðurstöður benda til þess að skortur á svefni trufli taugaaðgerðir sem liggja undir minniskóðun, sem leiðir til óákjósanlegrar frammistöðu.

Svefn nýtur góðs af samþjöppun yfir nótt og nám næsta dag

Fyrri vinnu hefur sýnt að svefn styður minnisstyrkingu (Gais o.fl. 2006; Talamini o.fl. 2008; Payneet al. 2012; Durrant o.fl. 2016; Cairney, Lindsay, o.fl. 2018; Gaskell o.fl. 2018; Ashton o.fl. . 2020; Ashtonand Cairney 2021) og síðari nám (McDermottet al. 2003; Yoo o.fl. 2007; Kaida o.fl. 2015; Tempesta et al. 2016; Cousins ​​o.fl. 2018). Í samræmi við þessar rannsóknir komumst við að því að minnis varðveisla og nám næsta dag naut góðs af nætursvefn miðað við svefnskort.

Þó að þetta hafi verið forskráð rannsókn á hlutverki svefns í námi og minni og hafi verið hvatt til fyrri vinnu um sama efni (Gais o.fl. 2006; Yoo o.fl. 2007), er mikilvægt að íhuga að hve miklu leyti niðurstöður okkar geta sundrað minnisáhrifunum. af svefni frá truflandi áhrifum svefnleysis. Langvarandi vökutímabil veldur ýmsum vitsmunalegum skerðingum (Krause o.fl. 2017), sem þýðir að lakari frammistaða í svefnskorti (á móti svefni) gæti endurspeglað óbeinar afleiðingar svefntaps frekar en beinar afleiðingar svefns. skortur á svefni (reyndar voru þátttakendur í núverandi rannsókn hægari að bregðast við PVT og sögðust vera minna vakandi fyrir SSSeftir svefnskorti en svefn). Með því að einbeita okkur fyrst að mati okkar á samþjöppun á einni nóttu, gæti almenn vitsmunaleg skerðing sem stafar af svefnskorti hafa skert endurheimtunarframmistöðu og skapað tilfinningu um svefntengdan framför í varðveislu.

Þó að þetta sé eðlilegt áhyggjuefni miðað við svefn-minni áhrifin sem sáust við seinka prófið okkar (sem fylgdi strax eftir næturbilið), þá útskýrir það ekki hvers vegna varðveislukosturinn í svefnástandinu var enn til staðar 48 h síðar (þegar svefnvanir einstaklingar höfðu haft næg tækifæri fyrir bata svefn). Þar að auki sáum við ekki marktækt samband á milli ávinnings svefns (vs. svefnleysis) á minni varðveislu og milli skilyrða munur á SSS stigum eða PVT svörunartíma, sem bendir til þess að niðurstöður okkar hafi ekki verið knúin áfram af almennri vitrænni skerðingu sem fylgir svefnskorti. Það er því eðlilegt að álykta að gögnin okkar endurspegli jákvæð áhrif svefns á samþjöppun minni. Að hve miklu leyti er hægt að útskýra þennan minnisávinning af svefni með fjarveru vakandi truflana (eins og sú sem upplifir í svefnskortsástandinu) eða virku svefnháðu samþjöppunarkerfi er hins vegar ekki hægt að álykta út frá gögnum okkar.

Þegar við víkjum að greiningu okkar á námi næsta dags, þó að matsfasinn hafi einnig átt sér stað 48 klukkustundum eftir kóðun, þá átti upphafsnámskeiðið sér stað strax eftir svefn eða svefnleysi. Við getum því ekki útilokað möguleikann á því að augljós framför í kóðunafköstum eftir svefn hafi verið undir áhrifum af almennri vitrænni skerðingu í kjölfar svefnskorts. Mikilvægt er þó að við teljum að heilarita gögnin okkar gefi sanngjarnar vísbendingar um að skortur á svefni trufli í sjálfu sér nýtt nám. Nánar tiltekið, ef áhrif okkar væru knúin áfram af ósértækum vitsmunalegum göllum í kjölfar svefnskorts, mætti ​​búast við að aðeins hefði sést almennur munur á heilaritavirkni milli svefn- og svefnskortsskilyrða (þ.e. aðeins aðaláhrif ástands í öllum kóðunarrannsóknum). Aftur á móti sýndi marktæk víxlverkun að beta-afsamstilling var magnuð í svefn (á móti svefnskorti) ástandi, sérstaklega í rannsóknum þar sem lýsingarorð-myndarpörun var í kjölfarið munuð. Ekki var spáð fyrir um þessi áhrif svefns á beta-afsamstillingu meðan á árangursríku námi stóð út frá mismun á milli ástands í SSS stigum eða PVT svörunartíma, og enginn munur milli ástands á beta-afli kom fram fyrir pörun sem gleymdist í kjölfarið (sjá mynd 4b og c). Vegna beta. afsamstilling er viðurkennd taugamerki merkingarfræðilegrar vinnslu meðan á farsælu námi stendur (Hanslmayr o.fl. 2011, 2014; Griffiths o.fl. 2016), þessar niðurstöður gætu bent til þess að taugakerfi kóðunar sé örugglega truflað vegna svefnleysis. Frekari stuðningur við þessa skoðun er fáanlegt hér að neðan, þar sem við útlistum hvernig heilinn gæti tekið þátt í uppbótarnámsaðferðum þegar merkingaraðferðir eru í hættu vegna svefnskorts (sjá „Svefntap truflar árangursríkt nám“).

Vegna þess að RI okkar var byggt á prófum fyrir sömu hluti á strax, seinkuðum og eftirfylgni fundum, er mögulegt að gögnin okkar hafi verið undir áhrifum af áhrifum endurheimtaræfinga (þ.e. minningar sem gangast undir endurheimtunaræfingar muna yfirleitt betur en þær sem gera það ekki, Roediger og Karpicke 2006, Carpenter o.fl., 2008). Það er að segja að varðveisluávinningurinn sem sást eftir svefn (á móti svefnleysi) við seinka prófið gæti hafa haldist við eftirfylgniprófið sem afleiðing af endurheimtunaræfingum. Hins vegar, í ljósi þess að minningar sem styrktar eru með endurheimt, hafa lítinn ávinning af svefntengdri samþjöppun (Bäuml o.fl. 2014; Antony o.fl. 2017; Antony og Paller 2018), þá ætti strax prófið að hafa að engu síðari áhrif svefns samkvæmt tilgátu um endurheimt. um varðveislu. Þó að það gæti enn haldið því fram að munur á milli ástands í varðveislu seinka prófsins hafi verið knúinn áfram af ósértækum skerðingum í kjölfar svefnskorts, þá myndi þetta ekki útskýra hvers vegna minniskosturinn í svefnástandinu var enn til staðar 48 klukkustundum síðar (þegar bata svefninn hafði átt sér stað). Við teljum því að áhrif á endurheimtunaraðferðir geti ekki veitt sanngjarna skýringu á niðurstöðum okkar.

Í ljósi þess að endurheimtssvefn eftir svefnskort einkennist af aukningu á vægu vægi (Borbély 1982; Borbély o.fl. 2016), hefði mátt búast við að sameining nýlærðra lýsingarorða-myndapörunar á einni nóttu myndi magnast upp í svefnleysinu (ásamt svefni) ástand, hugsanlega mildað upphafsáhrif svefntaps á kóðun. Þrátt fyrir að við höfum ekki skráð svefnheilrit á þeim tíma sem þátttakendur voru í burtu frá rannsóknarstofunni (og þar af leiðandi ekki haft innsýn í aukningu á blóðþrýstingsfalli eftir svefnleysi), fylgdumst við með svefnhegðun með armbandsúri. Þátttakendur sváfu lengur fyrstu nóttina eftir nám í svefnskorti (á móti svefni), en þessi munur á milli skilyrða á lengd svefns var ekki í marktækri fylgni við umfang ávinnings svefns fyrir nám. Þetta bendir til þess að lengri endurheimtarsvefn í svefnskortsástandi hafi ekki veruleg áhrif á áhrif svefntaps á nýnám.

Rétt er þó að hafa í huga að aukin samþjöppun nýlærðra lýsingarorða-myndarpörunar í svefnskorti (á móti svefni) ástandi (vegna lengri tíma til að endurheimta svefn) gæti hafa skyggt á tengsl á milli svefntengdrar varðveislu minnis og náms næsta dags. í margfeldisaðhvarfsgreiningu okkar. Hins vegar sáust sömu núlláhrif þegar greiningin okkar var takmörkuð við gögn frá svefnskilyrðum eingöngu frekar en frádráttum á milli svefn- og svefnskortsskilyrða (eins og gert var í frumgreiningu okkar). Þess vegna sást ekkert samband á milli samþjöppunar á einni nóttu og náms næsta dags þegar áhrif svefnskorts (og hugsanlega aukningu á svefntengdri samþjöppun í batasvefni) voru fjarlægð úr gögnum okkar.

Engin tengsl á milli svefntengdrar styrkingar og náms næsta dags

Ef samþjöppun minnis meðan á SWS stendur styður breytingu á minnisendurheimtunarneti frá hippocampus til nýberkis, þá ætti svefntengd samþjöppun á hippocampusháðum minningum að spá fyrir um næsta dag nám á nýjum, hippocampus-miðluðum tengslum, og SWA ætti að auðvelda þetta samband. við sáum engin slík áhrif í gögnum okkar, sem bendir til þess að nýtt nám í hippocampus gæti ekki verið háð minnisvinnslu hippocampus á fyrri nætursvefninum.

Önnur túlkun á þessum núlláhrifum er sú að tilraunafyrirmynd okkar gæti ekki veitt fullnægjandi prófun á tilgátu okkar. Þrátt fyrir að við rökstuddum að notkun tveggja hugmyndafræðilega ólíkra hippocampusháðra verkefna myndi koma í veg fyrir að niðurstöður okkar yrðu fyrir áhrifum af afturvirkum eða fyrirbyggjandi truflunum, gæti eigindlegur munur á milli þessara verkefna dregið úr getu okkar til að greina tengsl á milli svefntengdrar minnisstyrkingar og næsta dags nám. Þetta er engu að síður tilgáta sem hægt er að bregðast við í framtíðarrannsóknum (td með því að nota verkefni tengdra félaga til að meta bæði minnisvörslu yfir nótt og síðari kóðun).
Þrátt fyrir að rannsókn okkar hafi verið knúin áfram af forsendum Active Systems rammans (Walker 2009;Born og Wilhelm 2012; Rasch og Born 2013; Klinzinget al. 2019), er mikilvægt að skoða niðurstöður okkar einnig í samhengi við samvægislægðingu á taugamótun, sem er litið á sem annað grundvallarkerfi þar sem svefn styður nám og minni (Tononi og Cirelli 2014, 2016). Frá þessu sjónarhorni er svefn það verð sem heilinn greiðir fyrir mýkt í vöku til að forðast uppsöfnun taugamótunaruppsöfnunar. Vegna þess að taugamótaendureðlun ætti aðallega að eiga sér stað í svefni (þegar taugahringrásir geta farið í gegnum víðtæka og kerfisbundna taugamótunarskerðingu), myndi nætursvefnleysi koma í veg fyrir endurreisnina af frumuheimsókn og skerða nám næsta dags. Nokkrar fræðilegar frásagnir af svefntengdri minnisvinnslu hafa náð árangri við að samræma lykilatriðin í Active Systems og Synaptic Homeostasis rammanum, sem bendir til þess að þessi ferli vinni saman til að styðja við alþjóðlega mýkt og staðbundna niðurskala, í sömu röð, og með því að gera það, undirbúa hippocampus framtíðina. kóðun (Lewis og Durrant 2011; Genzel o.fl.2014; Klinzing o.fl. 2019). Athyglisvert er að á meðan endurspilun og samþjöppun alþjóðlegrar minnis hefur verið tengd hægum (<1 Hz) oscillations, downscaling and forgetting are associated with delta waves (1–4 Hz) in local networks (Genzel et al. 2014; Kim et al. 2019). How interactions between global slow oscillations and local delta waves regulate overnight memory processing is therefore pertinent to further understanding the relationship between sleep-associated consolidation and next-day learning.

Svefntap truflar árangursríkt nám

Árangursríkt nám tengist vinstri hliðraðri beta afsamstillingu ∼0,5–1,5 sekúndum eftir að áreiti byrjaði (Hanslmayr o.fl. 2009, 2011, 2012, 2014; Griffithset al. 2016, 2021). Í samræmi við þessar fyrri rannsóknir sáum við minnkun á beta-styrk ~0,3-2 sekúndum eftir að örvun hófst við kóðun á tengslum sem muna eftir (á móti gleymdum) og þetta var mest áberandi í vinstra heilahveli. Beta afsamstilling er talin endurspegla merkingarfræðilega úrvinnslu við árangursríka minnismyndun (Hanslmayr o.fl. 2011; Fellner o.fl. 2013); eftir því sem beta-afl minnkar, eykst dýpt merkingarvinnslunnar (Hanslmayr o.fl. 2009). Í stórum dráttum hafa alfa/beta-sveiflur í nýberki verið tengdar við vinnslu komandi upplýsinga við þáttakóðun (Griffiths o.fl. 2021). Fyrir námsverkefni okkar var þátttakendum falið að mynda líflegar myndir eða sögur sem tengdu saman lýsingarorð og mynd hvers pörunar. Niðurstýringin á betaafli sem sést við árangursríkt nám gæti því endurspeglað þátttöku í upplýsingavinnsluaðgerðum, sem hugsanlega felur í sér merkingarfræðilega framsetningu, sem gerir kleift að tengja þessi nýju tengsl saman í 1samhangandi þátt og bindast minni.
Mikilvægt er þó að breytingin á beta-styrk sem fylgdi árangursríku námi var mismunandi eftir því hvort þátttakendur höfðu sofið eða verið vakandi yfir nóttina. Þó að kóðun á lýsingarorða-myndarpörun sem gleymdist í kjölfarið tengdist beta-afsamstillingu eftir svefn, kom enginn marktækur munur á beta-afli fram úr sömu andstæðu eftir svefnleysi. Þess vegna virtist langvarandi skortur á svefni trufla merkingarvinnsluaðgerðir þegar þátttakendur mynduðust vel. nýjar minningar. Þessi túlkun er í samræmi við fyrri hegðunarniðurstöður þar sem svefnvanir einstaklingar hafa átt í erfiðleikum með að kóða merkingarlega ósamræmd áreitispör (Alberca-Reinaet al. 2014). Svefnlaus heilinn gæti því reitt sig á aðrar vinnsluleiðir þegar hann sendir nýjar upplýsingar í minni. Reyndar hafa fyrri rannsóknir sýnt að svefnskortur leiðir til jöfnunar taugaviðbragða meðan á námi stendur (Chee og Choo 2004; Drummond o.fl. 2004) og viðurkenningar (Sterpenich o.fl. 2007).

Hvert gæti verið eðli þessarar valleiðar til að læra eftir svefnskort? Það er áhugavert að hafa í huga að við sáum uppstýringu á betavirkni við árangursríkt (á móti árangurslausu) námi í svefnskorti (þó þessi munur lifði ekki af Bonferroni leiðréttingu fyrir margvíslegan samanburð). Aukning á betaafli hefur verið tengd vinnuminni og virku æfing (Tallon-Baudry o.fl. 2001; Hwang o.fl. 2005; Onton o.fl. 2005; Deiber o.fl. 2007), sem bendir til þess að svefnvanir einstaklingar geti tekið þátt í æfingaraðferðum sem eru byggðar á yfirborði vegna merkingarvinnsluferla sem eru í hættu vegna skortur á svefni.

Mikilvægt er að hafa í huga að ofangreind niðurstaða á beta-afsamstillingu varð til úr könnunargreiningu sem var ekki forskráð og ætti því að meðhöndla með varúð þar til þær eru endurteknar í staðfestingarrannsóknum.

Niðurstaða

Við könnuðum hvort minnisstyrking í svefni spáði fyrir um nám næsta dags og hvort SWA stuðlaði að þessu sambandi. Ennfremur könnuðum við hvernig taugafylgni árangursríks náms hefur áhrif á svefnskort. Þrátt fyrir að svefn hafi bætt bæði minni varðveislu og nám næsta dag fundum við engar vísbendingar um tengsl milli þessara mælikvarða og SWA. Þar sem beta-afsamstilling, sem hefur verið komið á fót merkingarfræðilegri úrvinnslu við árangursríkt nám, var til staðar við kóðun á síðari munuðum (á móti gleymdum) tengslum eftir svefn, sást enginn slíkur munur á beta-styrk eftir svefnleysi. Langvarandi skortur á svefni gæti því truflað getu okkar til að nýta merkingarfræðilega þekkingu við kóðun nýrra tengsla, sem krefst þess að nota fleiri yfirborðsbundnar og að lokum óákjósanlegar leiðir til náms.

Viðurkenningar

Við erum þakklát Marcus O. Harrington fyrir hjálp við gagnasöfnun og Jennifer E. Ashton fyrir hjálp við tilraunaefnið. Við þökkum einnig meðlimum svefn-, tungumála- og minnishópsins við háskólann í York fyrir frjóar umræður um gögnin.

Viðbótarefni

Heimildir

Alberca-Reina E, Cantero JL, Atienza M. Merkingartækni snýr við áhrifum svefntakmarkana á tengda kóðun. Neurobiol Lærðu Mem. 2014:110:27–34.

Antonenko D, Diekelmann S, Olsen C, Born J, Mölle M. Napping til að endurnýja námsgetu: aukin kóðun eftir örvun svefns hægra sveiflna. Eur J Neurosci. 2013:37(7):1142–1151.

Antony JW, Paller KA. Endurheimt og svefn vinna bæði gegn því að landupplýsingum gleymist. Lærðu Mem. 2018:25(6):258–263.

Antony JW, Ferreira CS, Norman KA, Wimber M. Retrieval as fast way to memory consolidation. Trends Cogn Sci. 2017:21(8):573–576.

Ashton JE, Cairney SA. Minningar sem skipta máli fyrir framtíð eru ekki sértækar í svefni. PLoS One. 2021:16(11):e0258110.

Ashton JE, Harrington MO, Guttesen AÁV, Smith AK, Cairney SA.Svefn varðveitir lífeðlisfræðilega örvun í tilfinningaminni. SciRep. 2019:9(1):5966.

Ashton JE, Harrington MO, Langthorne D, Ngo H-VV, Cairney SA. Svefnskortur veldur brotnu minnistapi. Lærðu Mem.2020:27(4):130–135.

For more information:1950477648nn@gmail.com