Предимството, осигурено от нощен сън върху Schemarelated памет може да продължи само един ден Част 3

Поведенчески резултати (12- час след обучението)

Сънят облагодетелства извличането на елементи, свързани със схемата, вместо елементи без схема (Фигури 3–5). Смесен ANOVA със схематично обучение (схема, без схема), тестова сесия (незабавна, отложена 12 часа) като фактор в рамките на участниците и състояние на консолидация (сън, събуждане) като фактор между участниците, разкрива значително взаимодействие, при което сънят благоприятна памет за схемата, а не за обучението без схема след 12 часа, F(1,51)=4.503, p=0.039, η p2=0.081.

Активната възбуда и паметта са неразделни и между тях съществува тясна връзка. Колкото по-добра е паметта на човек, често означава, че толкова по-висока е възбудата му.

И така, какво е активно събуждане? Активното пробуждане се отнася до способността на хората да възприемат промените в заобикалящата среда, инициативност и способност да разбират и реагират на нещата. Когато човек е в силно будно състояние, чертите на лицето му ще бъдат по-изострени, мисленето му ще бъде по-пъргаво, а способността му да възприема и разбира нещата ще бъде по-силна.

И тази висока степен на възбуда също може да ни помогне да подобрим паметта си. В състояние на силна възбуда човек може да се съсредоточи повече върху знанията, които е научил, и по-добре да запази съдържанието, което е научил в мозъка си. В същото време състоянието на силна възбуда може също така да стимулира жизнеността на мисленето на хората и да подобри дълбочината и ефекта на паметта.

Следователно трябва да подобрим нашето съзнание и памет чрез поредица от методи. На първо място, трябва да обърнем внимание на поддържането на достатъчно време за сън, за да не повлияем на нашето възприятие и разбиране поради прекомерна умора. Второ, ние също трябва редовно да активираме мозъците си и да насърчаваме нашата мисловна жизненост чрез четене, мислене и т.н. И накрая, ние също трябва да обръщаме повече внимание на промените в заобикалящата среда в живота ни и да учим и да бъдем изложени на възможно най-много нови неща, колкото е възможно, за да подобрим нашите способности за събуждане и памет.

Накратко, връзката между активната възбуда и паметта е тясна и незаменима. Трябва да продължим да бъдем позитивни, да поддържаме добри навици на живот и постоянно да се упражняваме и да се предизвикваме, за да подобрим способностите си за възбуда и памет, за да реагираме по-добре на предизвикателствата и възможностите в живота. Вижда се, че трябва да подобрим паметта и Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola е традиционен китайски лекарствен материал, който има много уникални ефекти, един от които е да подобрява паметта. Ефикасността на мляното месо идва от различните активни съставки, които съдържа, включително киселина, полизахариди, флавоноиди и др. Тези съставки могат да насърчат здравето на мозъка по различни начини.

Кликнете върху Know, за да подобрите краткосрочната памет

Post hoc t-тестовете показаха значително подобрена производителност в групата на сън за меморандумите, свързани със схемата, t(28)=3.65, p=0.001, в сравнение със значително затихване в групата активно-събуждане , t(23)=2.83, p=0.008 (Фигура 3).

Имаше значителен основен ефект от съня, при който се наблюдава по-добро представяне на паметта след сън в сравнение с активна активност, F(1,51)=5.96, p=0.018, η p{{6 }}.105. Както се очакваше, ние също наблюдавахме значителен основен ефект от схемата, независимо от състоянието на сън, F(1,51)=34.53, p <.001 η p2=0.404.

Ефекти от съня върху управляваната от схеми релационна памет и умозаключение (12- час след обучението)

Резултатите от производителността на паметта за релационна памет (съседни двойки) и извод (несъседни двойки) са показани на Фигура 4. Смесена ANOVA за изследване на промяната в производителността на паметта със схема на обучение (схема, без схема) и тип двойка (съседна, извод) като фактори в рамките на участниците и състояние на консолидация (сън, събуждане) като фактор между участниците, разкрива значителни основни ефекти от съня, F(1,51)=7.38, p=.009,η p2=0.126, както и значително условие за консолидация чрез взаимодействие на схемата, където паметта, свързана със схемата, е била по-добре запазена в групата на съня, F(1,51)=4.95, p=0.031, η p2=0.088.

Освен това открихме значителен основен ефект от типа на двойката, което предполага по-големи ползи за паметта за двойките за извод след интервала сън-събуждане, F(1,51)=6.924, p=0.011, η p2=0.120. По-специално, най-голямото подобрение се наблюдава в групата на съня за двойките изводи, вградени в оригиналната схема, t(51)=2.737, p=0.009. Вижте допълнителните материали за проучвателни анализи на потенциални проактивни смущения (допълнителни фигури 5 и 6).

Тест за припомняне на йерархията

Имаше значително условие (сън, събуждане) чрез взаимодействие на обучение по схема (схема, без схема), F(1,51)=6.248, p=0.016, ηp{{7} }.109, което показва, че режимът на сън преференциално защитава спомени, свързани със схема (Фигура 5).

Последващи тестове показаха значително намаляване на броя на грешките в набора от схеми в групата за сън в сравнение с активното събуждане, t(51)=4.181, p < 0.001. Имаше също значително намаляване на броя на грешките в схемата в сравнение с набора без схема, което се наблюдава само в групата на сън, t(28)=2.460, p=0.020.

Сравняване на поведенчески резултати в 24-час и12-час след обучението

Смесена ANOVA за изследване на промяната в производителността на паметта във всички сесии със схема за обучение (схема, без схема) и тестова сесия (12 и 24 часа) като фактори в рамките на участниците и състояние на консолидация (сън, събуждане) като между тях - фактор на участниците, показва тенденция за по-добро представяне в групата на сън, F(1,51)=3.424, p > 0.070, η p2=0.063, и тенденция за схема чрез взаимодействие на съня, F(1,51)=3.559, p > 0.065, ηp2 < 0.065, без други значими основни ефекти или взаимодействия (Фигура 6А).

Същите смесени ANOVA анализи за изследване на грешки при припомняне дават подобни резултати без значими основни ефекти от състоянието на съня и без значима схема чрез взаимодействие на съня през 24 часа, F(1,51) < 1,878, p > 0177, η p2 < 0,070 (Фигура 6B).

Поведенчески асоциации с макро и микроструктура на съня

По-високата полза от паметта, свързана със схемата, беше свързана с повишена плътност на бързото вретено, особено по време на N2, r(26)=0.489,p=0.011. Освен това, по-високата плътност на шпиндела в N2 беше значително свързана с намален брой в теста за припомняне на йерархията, r(26)=−.540, p=0.006 (Фигура 7).

Печалбата за една нощ в ползите от схемата върху малкия брой двойки изводи беше свързана с количеството получен SWS сън, r(26)=0.478, p=0.013, и величината на SWA/SWE, r(26) По-голямо или равно на 0.537, p По-малко или равно на 0,005.

Освен тази специфична корелация, не са открити значими корелации с цялостните ползи от паметта, управлявана от схемата, и релационната памет с мерките за бавно вълнов сън. По същия начин не са открити значими връзки с други етапи на сън, r(26) По-малко или равно на 0.375, p По-голямо или равно на 0.131. Архитектурата на съня и характеристиките на вретеното, измерени с полисомнография, са изброени в таблица 2.

Дискусия

Нашите открития предполагат, че сънят поддържа свързана със схемата консолидация на паметта. През нощта сънят беше свързан с огромна полза от консолидирането на нови меморандуми, свързани със схемата, по отношение на състоянието на активно събуждане, особено за несъседни двойки изводи.

Извличането на тези меморандуми изисква достъп до неясна, йерархично организирана информация. По-високата плътност на шпиндела по време на сън след обучението се свързва с по-малко грешки в теста за припомняне на йерархията, а бързата плътност на шпиндела предсказва подобрените ползи от паметта, управлявана от схема за една нощ. Интересното е, че предимството на съня след обучението върху производителността на паметта намалява 24 часа след първоначалното обучение.

В съответствие с предишни проучвания, открихме подобрени спомени, свързани със схемата, през една нощ на сън в сравнение с ден на активно будност [22, 23, 38–44]. Наблюдавахме също тенденция към подобряване на спомените, свързани със схемата, в 24-теста с часово закъснение след нощния сън в будната група, което предполага, че може да е настъпила допълнителна консолидация през втората нощ на съня след обучението.

Това откритие съвпада с неотдавнашните открития, че ползите от съня след учене намаляват за 24 часа [24, 45]. Освен това, това наблюдение е в съответствие с проучване на Schönauer и колеги, което предполага, че хипокампусът може да служи като временен буфер за кодирана информация, придобита по време на продължителни периоди на будност, и че системната консолидация все още може да настъпи по време на последващи възможности за сън [46].

Това би могло да обясни защо първоначално наблюдаваното предимство в производителността на паметта намалява при съня в сравнение с групата в будно състояние, тъй като участниците в групата в будно състояние са имали възможност за нощен сън след 24 часа.

На пръв поглед настоящото откритие изглежда противоречи на нашето по-ранно проучване, което установи, че ползите от спомените, свързани със схемата на съня след обучението, могат да бъдат удължени с поне две седмици [40]. Въпреки това, ключова разлика между тези проучвания е, че в първото, многократните фази на повторно изследване на извличането и многократното тестване биха могли да имат подсилени невронни представяния на меморандумите. По-специално, силата на практиката за извличане и тестовия ефект при консолидиране на спомени е подчертана от поредица от проучвания като мощен метод за обучение [47, 48], особено когато свободното извикване се използва подобно на нашата парадигма [49].

Друго скорошно проучване може да е в противоречие с настоящите открития. Аштън и колеги откриха, че сънят подсилва схематично неконгруентните, а не конгруентните спомени [24]. Въпреки това, на „парадигмата на обучение по схема“, използвана в това изследване, липсват основни характеристики като припокриваща се асоциативна мрежова структура, адаптивност, развитие в множество епизоди и по-специално улесняване на извода [18, 28, 50].

Освен това се съобщава, че задачите, базирани на разпознаване, благоприятстват състоянието без схема поради ефектите на новост, докато задачите, базирани на припомняне, като тази, използвана тук, са склонни да разкриват предимствата на схемата [18, 19] И накрая, несъответстващите на схемата стимули, които са силно неконгруентни биха могли да доведат до полза от тяхната новост [51].

Установихме, че по-високата плътност на бързия шпиндел в частност предсказва по-добра производителност в набора, свързан със схемата. В съответствие с тези констатации се съобщава, че предишните знания са съществена предпоставка за успешно реактивиране на паметта и е доказано, че вретената на съня играят активна роля в този процес [44]. Повишената активност на вретеното е свързана с по-високо реактивиране на паметта и по-добра интеграция на паметта в предишни структури на знания, както и ускорено освобождаване на спомените от хипокампалните мрежи [22].

Нашите abSchema особено улесняват способността ни да правим изводи. Чрез своите припокриващи се следи от паметта и активирани структури от фонови знания, схемите започват да обогатяват текущото преживяване с логически изводи.

Противно на нашите очаквания, открихме ограничена подкрепа за ролята на сън с бавни вълни в свързаната със схемата консолидация на паметта. Измерванията на SWS бяха значително свързани само с печалбите за една нощ в инференциалната производителност и не предсказаха цялостната производителност и релационната памет както в компютърния тест, така и в теста за припомняне на йерархията. Въпреки че тези проучвателни открития предоставят спекулативни доказателства, че SWS може да улесни извода, важно е да се отбележи, че тези ефекти могат да бъдат възпроизведени само при специфични гранични условия.

Тази констатация е в съответствие с неотдавнашната публикация на March et al. което подчертава потенциалната роля на вретената за сън, а не на SWS в интеграцията на паметта, свързана със схемата [52]. Скорошна работа също постави под въпрос надеждността на ползите от паметта на SWS мерките, което предполага, че докладваните асоциации на SWS и производителността на паметта може да са надценени [53, 54] и може да не могат да бъдат възпроизведени в проучвания с относително малък размер на извадката с ниска статистическа мощност [55].

Във връзка с това и по отношение на тези асоциации с умозаключение, Werchan & Gomez показаха, че по-ранните констатации за подобреното представяне за една нощ при транзитивно умозаключение могат да бъдат възпроизведени само когато участниците са преминали обучение за подсилване, а не при други условия на обучение [15].

Независимо от това, инференциалното разсъждение в контекста на трансформирането на схеми може да се възползва от допълнителни синергични ефекти, свързани със съня с бавни вълни, както и успешното повторение на припокриващи се следи от памет [56, 57]. Необходими са допълнителни изследвания, за да се определи точната функция на съня и предполагаемите неврокогнитивни процеси, включени в транзитивното заключение и гъвкавата трансформация на схематичните структури на знанието.

Не открихме значими корелации между производителността на паметта, свързана със схемата, и други етапи на сън. Ролята на REM съня в изводите, свързани със схемата и консолидирането на паметта, остава смесена, тъй като някои съобщават, че извличането на скрити закономерности има ползи от SWS, а не от REM съня [58–60], докато други установяват друго [23].

Тези наблюдавани несъответствия биха могли отчасти да се обяснят с разнообразното естество на схематичното знание и основните разлики в базираните на схеми парадигми за обучение. По-специално, противно на нашата парадигма, задачата на Durrant и др. се фокусира върху схемата на тоналността, която е по-малко обобщаема и не включва аспекти на извод и динамична адаптивност [28, 56]. Това може да се отнася и за други противоречиви констатации от проучвания, които използват различни парадигми за обучение по схеми, които не включват основни характеристики на схемата, както беше обсъдено по-рано.

Ограничения и бъдещи насоки

Първо, въпреки докладваните ползи, зависещи от съня, за базираното на схеми обучение при деца [61] и млади възрастни [22, 42]; трябва да се внимава, преди да се обобщят нашите открития при юноши към възрастни. Сънят и мозъчната структура-функция по време на юношеството изглежда са взаимосвързани [62]. Документирано е, че кортикалната сива материя и активността на бавните вълни на съня (SWA) намаляват по време на юношеството заедно със съзряването на познанието [63, 64]. Трябва да се отбележи, че адаптираните към възрастта анализи в настоящото проучване дадоха същите резултати, тъй като повечето от тези промени в неврологичното развитие се случват преди 15-годишна възраст и ние нямахме широк възрастов диапазон в нашата извадка.

Второ, докато показахме, че вретената на съня могат да играят роля в консолидацията и трансформацията на наскоро придобити схеми [40], много отворени въпроси остават. Например, какъв е точният процес, чрез който съществуващите знания в кората се модифицират или преразглеждат и как вретената на съня позволяват този процес на гъвкава актуализация на схемата? [65] Освен това, както наскоро беше показано, феномени, свързани с повторение, могат да присъстват по време на периоди на покой и будност, което може да предостави подобни ползи за консолидирането и трансформирането на спомените [66, 67]. В това отношение ефектите от множество цикли на нощен сън и бодърстване при трансформацията на схематичните структури на знанието остават да бъдат напълно проучени. По-специално, основните невронни механизми в динамичната трансформация на схеми по време на офлайн периоди на сън или събуждане в покой са интересен изследователски въпрос, който трябва да бъде изследван в бъдещи проучвания [68].

И накрая, бяха използвани само централни електроди, които може да са ограничили способността ни да откриваме бавни вретена, които присъстват главно във фронталните области, като същевременно са чувствителни за откриване на бързи вретена, които са разпределени предимно в центропариеталните региони [69, 70]. Въпреки това ограничение, нашите открития са в съответствие с предишни разработки, изследващи характеристиките на вретеното при юноши, използващи C3 и C4 електроди [31, 71, 72].

Изводи

Сънят през нощта с по-висока плътност на шпиндела изглежда дава предимство в производителността за меморандуми, свързани със схема, в сравнение с еквивалентна продължителност, прекарана в будно състояние. Въпреки това, това предимство в представянето в групата на съня намалява за 24 часа, вероятно поради забавена консолидация от последващ нощен сън в групата на бодърстване.

Допълнителен материал

Допълнителен материал е достъпен на SLEEP Advances онлайн.

Финансиране

Тази работа беше подкрепена от STaR Investigator Award от Националния съвет за медицински изследвания, Сингапур (NMRC/STaR/19май-0001), присъдена на д-р Чи, средства за подкрепа, предоставени от Yong Loo Lin School of Medicine, както и от Фондация Лий.

Благодарности

Бихме искали да изразим нашата благодарност на Kian F Wong, TeYangLau, Shamsul Azrin Jamaluddin и Jesisca Tandi за тяхната ценна помощ при кодирането на стимулите и провеждането на експериментите. Освен това, ние изразяваме своята благодарност към изследователския персонал в Центъра за сън и когнитивни способности за тяхната помощ при събирането на данни. Тази работа е извършена в Центъра за сън и познание, Медицинското училище Yong Loo Lin, Националния университет на Сингапур, Сингапур.

Авторски принос

Hosein Aghayan Golkashani (Концептуализация, Методология, Формален анализ, Визуализация, Писане - Подготовка на оригинална чернова), Shohreh Ghorbani (Куриране на данни, Официален анализ, Визуализация, Софтуер, Писане - Преглед и редактиране), Ruth LFLeong (Методология, Писане - Преглед и редактиране ), Джу Лин Онг (формален анализ, писане - преглед и редактиране), Майкъл WL Чий (надзор, методология, писане - преглед и редактиране, придобиване на финансиране).

Декларации за разкриване

Финансово оповестяване: Няма финансови конфликти на интереси. Нефинансово оповестяване: Майкъл Чий и Джу Лин Онг имат патент за рамката на Z3-оценката.

Наличност на данни

Данните и аналитичните скриптове, използвани в тази публикация, са достъпни при разумно искане.

Препратки

1. Rasch B, Born J. За ролята на съня в паметта. Physiol Rev.2013;93(2):681–766. doi: 10.1152/physrev.00032.2012

2. Klinzing JG, Niethard N, Born J. Механизми на консолидация на системната памет по време на сън. Nat Neurosci. 2019;22(10):1598–1610.doi: 10.1038/s41593-019-0467-3

3. Dudai Y, Karni A, Born J. Консолидацията и трансформацията на паметта. неврон. 2015; 88 (1): 20–32. doi: 10.1016/j.neuron.2015.09.004

4. Leong RLF, Chee MWL. Разбиране на необходимостта от сън за подобряване на познанието. Annu Rev Psychol. 2023; 74: 27–57. doi: 10.1146/annurev-psych-032620-034127

5. Munnelly A, Dymond S. Обобщаване и интегриране на релационна памет в транзитивна задача за извод с и без инструктирано съзнание. Neurobiol Learn Mem. 2014;109:169–177.doi: 10.1016/j.nlm.2014.01.004

6. Monaghan P, Sio UN, Lau SW, Woo HK, Linkenauger SA, OrmerodTC. Сънят насърчава аналогов трансфер при решаване на проблеми. Познание. 2015; 143: 25-30. doi: 10.1016/j.cognition.2015.06.005

7. Луис PA, Durrant SJ. Припокриващото се възпроизвеждане на паметта по време на сън изгражда когнитивни схеми. Тенденции Cogn Sci. 2011;15(8):343–351.doi: 10.1016/j.tics.2011.06.004

8. Robin J, Moscovitch M. Подробности, същност и схема: хипокампално-неокортикални взаимодействия, лежащи в основата на скорошна и отдалечена епизодична и пространствена памет. Curr Opin Behav Sci. 2017; 17: 114-123. doi:10.1016/j.cobeha.2017.07.016

9. Donlea JM. Роли за сън в паметта: прозрения от мухата. CurrOpin Neurobiol. 2019; 54: 120-126. doi: 10.1016/j.conb.2018.10.006

10. Stickgold R, Walker MP. Сортиране на паметта, зависимо от съня: развиваща се генерализация чрез селективна обработка. Nat Neurosci.2013;16(2):139–145. doi: 10.1038/nn.3303

11. Feld GB, Born J. Скулптуриране на паметта по време на сън: едновременна консолидация и забравяне. Curr Opin Neurobiol. 2017;44:20–27.doi: 10.1016/j.conb.2017.02.012

12. Дженкинс JG, Dallenbach KM. Забрава по време на сън и будност. Am J Psychol. 1924; 35 (4): 605–612. doi: 10.2307/1414040

For more information:1950477648nn@gmail.com