Reactivarea țintită a memoriei în REM, dar nu în SWS, reduce selectiv răspunsurile de excitare

Contact: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com

Un număr tot mai mare de dovezi sugerează că somnul poate ajuta la decuplareamemoriea experiențelor emoționale din încărcătura lor efectivă asociată. Se crede că acest proces se bazează pe reactivarea spontană a amintirilor emoționale în timpul somnului, deși încă nu este clar care stadiu de somn este optim pentru o astfel de reactivare. Am examinat această întrebare manipulând în mod explicit reactivarea memoriei atât în ​​somnul cu mișcare rapidă a ochilor (REM), cât și în somnul cu unde lente (SWS), utilizând reactivarea țintită a memoriei (TMR) și testând impactul acestei manipulări asupra obișnuirii răspunsurilor subiective de excitare în întreaga lume. o noapte. Rezultatele noastre arată că TMR în timpul REM, dar nu SWS a scăzut semnificativ excitația subiectivă, iar acest efect este determinat de stimulii mai negativi. Aceste rezultate susțin un aspect al ipotezei somnului de uitat, somn de amintit (SFSR) care propune că reactivarea memoriei emoționale în timpul somnului REM stă la baza obișnuirii dependente de somn.

efectele cistanche: îmbunătățirea memoriei

Reactivarea țintită a memoriei (TMR) este o tehnică în carememoriereactivarea este declanșată în mod intenționat în somn prin re-prezentarea indiciilor care au fost legate de memorie în urma și se realizează în mod obișnuit folosind sunete sau mirosuri, vezi 14 pentru o revizuire. În timp ce studiile timpurii au raportat un beneficiu al TMR în somnul REM asupra consolidării memoriei peste noapte15,16, un număr tot mai mare de rapoarte sugerează că TMR este benefic atunci când este prezentat în timpul non-REM17-21, dar nu în timpul REM17,19,22 vezi23 pentru meta-analiză. . În ceea ce privește modul în care RMN poate influența excitarea emoțională, un studiu recent a arătat un impact al RMN non-REM asupra evaluărilor de plăcere și excitare, dar acest lucru a apărut doar la participanții anxioși din punct de vedere social și după o săptămână de consolidare24. Foarte puține studii au investigat impactul REM TMR asupra materialului emoțional. Astfel, s-a demonstrat că inducerea reactivării amintirilor de frică în timpul REM are ca rezultat o generalizare crescută25, iar TMR-ul unei sarcini de condiționare pavloviană în timpul REM duce la o obișnuire crescută în comparație cu TMR a aceleiași sarcini în timpul etapei 2 a non-REM26.

Bazându-ne pe această literatură, ne-am propus să testăm predicția SFSR că reluarea amintirilor trezitoare emoțional în timpul REM, dar nu SWS, ar fi asociată cu o evaluare redusă de excitare pentru acest material a doua zi. Am făcut acest lucru prin manipularea reactivării amintirilor emoționale în timpul somnului folosind TMR. Participanții noștri au evaluat perechile de sunet de imagine neutre și negative din punct de vedere emoțional pentru excitare atât înainte, cât și după o noapte de somn. În timpul somnului, am atras jumătate din stimulii negativi și jumătate din stimulii neutri pentru reactivare, reluând încet sunetele asociate. Apoi am examinat impactul acestui TMR asupra obișnuirii peste noapte a răspunsului de excitare. Am controlat cu atenție stadiul de somn în care a fost aplicat TMR, indicând participanții fie în REM (Grupul REM) fie în SWS (Grupul SWS), vezi Fig. 1. Pe baza ipotezei SFSR, am prezis că TMR va duce la o mai mare obișnuire atunci când aplicat în timpul REM, dar nu SWS.

efectele cistanche: îmbunătățirea memoriei

Rezultate

La momentul inițial, evaluările de excitare au fost mai mari pentru elementele negative decât pentru elementele neutre, arătând că participanții au evaluat stimulii în conformitate cu așteptările. Acest lucru a fost confirmat de un ANOVA 2×2x2 privind excitarea înainte de somn cu factorii Group, Cueing și 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 în ambele cazuri), arătând că linia de bază a fost bine echilibrată și niciun participant nu a raportat că sunt conștienți că sunete au fost redate în timpul somnului.

Am investigat modul în care obișnuirea peste noapte a excitării a fost modulată prin indicarea TMR folosind un ANOVA 2 × 2 × 2 cu factorii Group, Cueing și Emotion, vezi Tabelul 1. Obișnuirea peste noapte a fost calculată ca (al doilea rating de excitare înainte de somn - excitare post-somn rating)/ primul rating de excitare înainte de somn. Acest lucru a evidențiat o interacțiune semnificativă între Grup și Cueing (F(1,32) {{10}}.341, p=0.027) ceea ce sugerează că impactul cueing asupra acestei măsuri de obișnuire depinde asupra stării cognitive în timpul căreia se aplică TMR. ANOVA 2 × 2 × 2 nu a dat niciun alt rezultat semnificativ. Pentru a determina care stadiu de somn a determinat interacțiunea Grup x Cueing, apoi am efectuat ANOVA 2 × 2 separate cu factorii Cueing și Emotion în grupurile SWS și, respectiv, REM. Acest lucru a arătat un efect principal al indicației în REM (F(1,14)=7.48, p < 0,02),="" dar="" nu="" sws="" (f(1,18)="0,086," p="" {{29="" }}.8),="" vezi="" fig.="" 2.="" o="" examinare="" mai="" atentă="" a="" grupului="" rem="" a="" arătat="" că="" efectul="" cueing="" a="" fost="" determinat="" de="" elementele="" negative="" (testul="" pereche="" t="3.21;" p="0.006)" ,="" cu="" elemente="" neutre="" care="" arată="" o="" tendință="" către="" același="" efect="" (t="1.6;" p="0.102)." interesant,="" a="" existat="" un="" efect="" principal="" al="" emoției="" în="" grupul="" sws="" (f(1,18)="6.28," p="0.022)," dar="" nu="" și="" în="" grupul="" rem.="" o="" examinare="" mai="" atentă="" a="" arătat="" că="" acest="" lucru="" a="" fost="" determinat="" de="" o="" mai="" mare="" obișnuire="" a="" elementelor="" neutre="" în="" comparație="" cu="" elementele="" negative="" în="" condiția="" un-cued="" (t="2.25," p="0.037)," cu="" o="" tendință="" în="" condiția="" cued="" (t="1.45," p="">

Memoriefor 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)în toate cazurile.

Pentru a ne asigura că timpii de reacție nu au diferit semnificativ între elementele marcate și cele care nu au fost înștiințate în timpul testului de excitare înainte de somn, am efectuat ANOVA a2×2 cu factorii de valență (neutru, negativ) și cueing (necued, cued) în fiecare dintre ele. grup de participanți. Aceasta a relevat un efect principal al emoției (F=29.9, p< 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) în toate cazurile, consultați Tabelul de informații suplimentare S1 pentru mijloace.

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 în toate cazurile).

efectele cistanche: îmbunătățirea memoriei

Discuţie

Datele noastre susțin un rol pentru somnul REM în obișnuirea peste noapte a răspunsurilor de excitare la combinațiile imagine-sunet, demonstrând că TMR în REM, dar nu în SWS, duce la o obișnuire crescută peste noapte. Această constatare este în concordanță cu o observație anterioară conform căreia TMR REM a sunetelor utilizate în condiționarea pavloviană înainte de somn a dus la o obișnuire mai mare față de aceste sunete a doua zi decât TMR a acelorași sunete în stadiul 2 de somn-26. Aceste două studii se combină pentru a susține singurul aspect al somnului pentru a uita, ipoteza somnului pentru a aminti27, de exemplu, ideea că reactivarea memoriei în REM este asociată în mod specific cu reduceri ale excitării ulterioare.

Un studiu recent realizat de Lehmann et al22. a folosit un design similar pentru a investiga rolul TMR în REM și SWS în consolidarea memoriei emoționale și nu a găsit niciun efect al semnalului asupra obișnuirii subiective în niciun grup22. Un posibil motiv pentru diferența dintre aceste rezultate și ale noastre poate proveni din faptul că participanții noștri au evaluat imaginile pentru excitare imediat înainte și după somn, în timp ce participanții la Lehmann 2016 au efectuat sarcini de învățare și de recuperare după ce au evaluat stimulii, dar înainte de somn. Vizualizarea repetată a stimulilor poate duce la obișnuință, astfel încât designul lui Lehmann ar fi permis obișnuirii înainte de somn să înece orice efecte ale TMR.

O serie de studii sugerează că SWS poate juca un rol în obișnuire8, de exemplu, observația că aspectele de obișnuire autonomă sunt prezise de SWS28, că procentul de SWS prezice atenuarea emoțională peste noapte29 și că blocarea eliberării noradrenalinei în timpul SWS a diminuat această obișnuire12. În mod interesant, am observat o obișnuire semnificativ mai puternică cu neutru în comparație cu elementele negative în grupul SWS, indiferent de indicarea TMR, posibil pentru că articolele neutre sunt mai puțin puternic excitante, pentru început și, prin urmare, este mai ușor pentru participanți să modifice modul. aceste elemente sunt evaluate decât pentru a provoca puternic negativ. Alternativ, stările de excitare ale elementelor neutre ar putea fi mai deschise interpretării decât starea de excitare a elementelor negative, de exemplu, răspunsurile la imaginile negative pot fi influențate de procese de sus în jos care le identifică drept negative din punct de vedere conceptual și cresc probabilitatea unei rating de excitare. Deși dificil de interpretat, diferența marcată dintre acest model de consolidare în grupul SWS și modelul de obișnuire observat în grupul Un cued REM, unde elementele negative și neutre obișnuite în aceeași măsură, ar putea sugera că REM TMR perturbă un proces natural. de obișnuire în timpul somnului NREM, care funcționează mai bine pentru stimuli comparativ neutri decât pentru cei care sunt mai excitanți.

În timp ce descoperirile noastre par să susțină un rol unic pentru somnul REM în modularea excitării emoționale, nu am găsit nicio corelație între timpul REM sau puterea theta și obișnuință. Deoarece REM apare mai târziu în timpul nopții decât SWS, nu putem exclude posibilitatea ca disocierea pe care am observat-o între aceste etape de somn să fie cauzată de această diferență de timp. În mod remarcabil, totuși, la Rihm și Rasch26, obișnuința legată de indicii a fost mai pronunțată atunci când indicii au fost prezentate în timpul REM decât în ​​stadiul 2 de somn în aceeași perioadă de somn dimineață devreme, susținând ideea că această diferență depinde de stadiul de somn în care este efectuată TMR. mai degrabă decât ora nopţii la care se efectuează.

Doar femeile participante au fost incluse în acest studiu. Acest lucru s-a datorat unor studii anterioare care au raportat un răspuns auto-raportat mai mare la stimuli negativi la indivizi de sex feminin față de bărbați. Lucrările viitoare ar trebui să extindă aceste investigații la bărbați. În cele din urmă, este de remarcat faptul că, pe parcursul studiului, participanții au evaluat perechea sunet-imagine, mai degrabă decât doar imagini sau sunete. Rezultatele noastre, prin urmare, se referă la această pereche multimodală mai degrabă decât doar sunete sau imagini.

efectele cistanche: îmbunătățirea memoriei

Referințe

1. Rasch, B. & Born, J. Despre rolul somnului în memorie. Physiol. Apoc. 93, 681–766 (2013).

2. Hu, P., Stylos-Allan, M. & Walker, MP Sleep facilitează consolidarea memoriei declarative emoționale. Psih. Sci. 17, 891–898 (2006).

3. Payne, JD, Chambers, AM & Kensinger, EA Sleep promovează schimbări de durată în memoria selectivă pentru scenele emoționale. Față. Întreg. Neurosci. 6, 108 (2012).

4. Wagner, U., Hallschmid, M., Rasch, B. & Born, J. Somnul scurt după învățare păstrează vii amintirile emoționale ani de zile. Biol. Psihiatrie 60, 788–790 (2006).

5. Wagner, U., Kashyap, N., Diekelmann, S. & Born, J. Impactul somnului post-învățare vs. veghe asupra memoriei de recunoaștere pentru fețele cu expresii faciale diferite. Neurobiol. Învăța. Mem. 87, 679–687 (2007).

6. Dolcos, F., LaBar, KS & Cabeza, R. Remembering un an mai târziu: rolul amigdalei și al sistemului de memorie al lobului temporal medial în recuperarea amintirilor emoționale. Proc. Natl Acad. Sci. SUA 102, 2626–2631 (2005).

7. Goldstein, AN și Walker, MP Rolul somnului în funcția emoțională a creierului. Annu. Rev. Clin. Psih. 10, 679–708 (2014).

8. van der Helm, E. et al. Somnul REM depotențiază activitatea amigdalei față de experiențele emoționale anterioare. Curr. Biol 21, 2029–2032 (2011).

9. Gujar, N., McDonald, SA, Nishida, M. & Walker, MP Un rol pentru somnul rem în recalibrarea sensibilității creierului uman la emoții specifice. Cereb. Cortex 21, 115–123 (2011).

10. Baran, B., Pace-Schott, EF, Ericson, C. & Spencer, RMC Procesarea reactivității emoționale și a somnului excesiv al memoriei emoționale. J. Neurosci. 32, 1035–1042 (2012).

11. Groch S., Wilhelm I., Diekelmann S. & Born, J. Rolul somnului REM în procesarea amintirilor emoționale: Evidence from behavior and event-related potentials. Neurobiol. Învăța. Mem. 99, 1–9 (2013).

12. Groch, S. şi colab. Contribuția norepinefrinei la consolidarea memoriei emoționale în timpul somnului. Psychoneuroendocrinology 36, 1342–1350 (2011).

13. Wagner, U., Fischer, S. & Born, J. Modificări ale răspunsurilor emoționale la imaginile aversive în perioadele bogate în somn cu unde lente versus somn cu mișcarea rapidă a ochilor. Psihosom. Med. 64, 627–634 (2002).

14. Cellini, N. & Cappuzo, A. Shaping memory consolidation via targeted memory. Ann. NY Acad. Sci. 1426, 52–71 (2018).

15. Guerrini, A., Dujardin, K., Mandal, O., Sockeel, P. & Leconte, P. Îmbunătățirea memoriei prin stimularea auditivă în timpul somnului REM post-învățare la om. Physiol. Comportament. 45, 947–950 (1989).

16. Tilley, AJ Învățarea somnului în timpul etapei 2 și a somnului REM. Biol. Psih. 9, 155–161 (1979).

17. Cordi, MJ, Diekelmann, S., Born, J. & Rasch, B. Niciun efect al reactivării memoriei induse de miros în timpul somnului REM asupra stabilității declarative a memoriei. Față. Syst. Neurosci. 8, 157 (2014).

18. Fuentemilla, L. et al. Întărirea dependentă de hipocamp a amintirilor vizate prin reactivare în timpul somnului la oameni. Curr. Biol. 23, 1769–1775 (2013).

19. Rasch, B., Buchel, C., Gais, S. & Born, J. Indiciile de miros în timpul somnului cu unde lente prompte consolidarea declarativă a memoriei. Science 315, 1426–1429 (2007).

20. Rudoy, ​​JD, Voss, JL, Westerberg, CE & Paller, KA Întărirea amintirilor individuale prin reactivarea lor în timpul somnului. Science 326, 1079 (2009).

21. Schreiner, T. & Rasch, B. Îmbunătățirea învățării vocabularului prin indicații verbale în timpul somnului. Cereb. Cortex https://doi.org/10.1093/cercor/bhu139 (2015).

22. Lehmann, M., Schreiner, T., Seifritz, E. & Rasch, B. Excitarea emoțională modulează corelațiile oscilatorii ale reactivării țintite a memoriei în timpul NREM, dar nu și a somnului REM.

23. Hu, X., Cheng, LY, Chiu, MH & Paller, KA Promovarea consolidării memoriei în timpul somnului: O meta-analiză a reactivării țintite a memoriei. Psih. Taur. 146, 218–244 (2020).

24. Groch, S. şi colab. Reactivarea direcționată în timpul somnului afectează în mod diferențial amintirile negative la copiii și adolescenții anxioși și sănătoși din punct de vedere social. J. Neurosci. 37, 2425–2434 (2017).

25. Sterpenich, V. şi colab. Reactivarea memoriei în timpul somnului cu mișcarea rapidă a ochilor promovează generalizarea și integrarea acesteia în depozitele corticale. Sleep 37, 1061–1075 (2014).

26. Rihm, JS & Rasch, B. Reluarea stimulilor condiționati în timpul somnului REM târziu și stadiul N2 influențează mai degrabă tonul afectiv decât puterea memoriei emoționale. Neurobiol. Învăța. Mem. 122, 142–151 (2015).

27. Walker, MP, van der, HE & van der Helm, E. Terapie peste noapte? Rolul somnului în procesarea emoțională a creierului. Psih. Taur. 135, 731–748 (2009).

28. Pace-Schott, EF et al. Somnul promovează obișnuirea între sesiuni cu stimulii emoționali. Neurobiol. Învăța. Mem. 95, 508–523 (2012).

29. Talamini, LM, Bringmann, LF, de Boer, M. & Hofman, WF. Dovezi fiziologice privind interacțiunile somn-emoție.

30. Horne, JA & Ostberg, O. Un chestionar de auto-evaluare pentru a determina dimineața-seara în ritmurile circadiene umane. Int. J. Chronobiol. 4, 97–110 (1976).

31. Lang, PJ, Bradley, MM & Cuthbert, BN International Affective Picture System (IAPS): Evaluări afective ale imaginilor și manual de instrucțiuni. Raport tehnic nr. A-8 (Universitatea din Florida, 2008).

32. Willenbockel, V. et al. Controlul proprietăților imaginii la nivel scăzut: caseta de instrumente SHINE. Comportament. Res. Metode 42, 671–684 (2010).

33. Bradley, MM & Lang, PJ International Affective Digitized Sounds (IADS): Stimuli, manual de instrucțiuni și evaluări afective. Raport tehnic nr. B-2 (1999).

34. Breiter, HC și colab. Răspunsul și obișnuirea amigdalei umane în timpul procesării vizuale a unei expresii faciale. Neuron 17, 875–887 (1996).

35. Büchel, C., Dolan, RJ, Armony, JL & Friston, KJ Implicarea amygdalei-hipocampului în condiționarea urmelor aversive umane dezvăluite prin imagistica prin rezonanță magnetică funcțională legată de evenimente. J. Neurosci. 19, 10869–10876 (1999).

36. Fischer, H., Furmark, T., Wik, G. & Fredrikson, M. Reprezentarea creierului a obișnuirii cu stimularea vizuală complexă repetată studiată cu PET. Neuroreport 11, 123–126 (2000).

37. Bradley, MM & Lang, PJ Măsurarea emoției: manechinul de autoevaluare și diferența semantică. J. Behav. Acolo. Exp. Psihiatrie 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 (Academia Americană pentru Medicina Somnului, 2007).