Целенасоченото повторно активиране на паметта в REM, но не и SWS, селективно намалява реакциите на възбуда

За контакт: Одри Хуaudrey.hu@wecistanche.com

Все повече доказателства сочат, че сънят може да помогне за отделяне напаметна емоционални преживявания от свързания с тях ефективен заряд. Смята се, че този процес разчита на спонтанното повторно активиране на емоционалните спомени по време на сън, въпреки че все още не е ясно кой етап от съня е оптимален за такова повторно активиране. Разгледахме този въпрос чрез изрично манипулиране на повторното активиране на паметта както при сън с бързо движение на очите (REM), така и при сън с бавни вълни (SWS), използвайки целенасочено повторно активиране на паметта (TMR) и тествайки въздействието на тази манипулация върху привикването на реакциите на субективна възбуда в нощ. Нашите резултати показват, че TMR по време на REM, но не и SWS значително намалява субективната възбуда и този ефект се задвижва от по-негативните стимули. Тези резултати подкрепят един аспект на хипотезата за сън за забравяне, сън за запомняне (SFSR), който предполага, че реактивирането на емоционалната памет по време на REM съня е в основата на зависимо от съня привикване.

ефекти на цистанче: подобряване на паметта

Целевата реактивация на паметта (TMR) е техника, при коятопаметповторното активиране е умишлено задействано по време на сън чрез повторно представяне на знаци, които са били свързани с паметта в събуждането, и обикновено се постига с помощта на звуци или миризми, вижте 14 за преглед. Докато ранните проучвания съобщават за ползата от TMR в REM съня при консолидиране на паметта за една нощ15,16, нарастващ брой доклади предполагат, че TMR е полезен, когато се представя по време на не-REM17-21, но не и по време на REM17,19,22 вижте23 за мета-анализ . По отношение на това как TMR може да повлияе на емоционалната възбуда, едно скорошно проучване показа влияние на не-REM TMR върху оценките за приятност и възбуда, но това се появи само при социално тревожни участници и след седмица на консолидация24. Много малко проучвания са изследвали въздействието на REM TMR върху емоционалния материал. По този начин е доказано, че предизвикването на повторно активиране на спомени за страх по време на REM води до повишена генерализация25, а TMR на кондиционираща задача на Павлов по време на REM води до повишено привикване в сравнение с TMR на същата задача по време на етап 2 на не-REM26.

Въз основа на тази литература ние се заехме да тестваме прогнозата на SFSR, че възпроизвеждането на емоционално възбуждащи спомени по време на REM, но не и SWS, ще бъде свързано с намален рейтинг на възбуда за този материал на следващия ден. Направихме това, като манипулирахме повторното активиране на емоционалните спомени по време на сън с помощта на TMR. Нашите участници оцениха емоционално негативни и неутрални двойки звукови картини за възбуда както преди, така и след нощния сън. По време на сън насочихме половината от негативните и половината от неутралните стимули за повторно активиране чрез тихо възпроизвеждане на свързаните звуци. След това изследвахме въздействието на този TMR върху привикването за една нощ на реакцията на възбуда. Внимателно контролирахме етапа на сън, в който беше приложен TMR, насочвайки участниците или в REM (REM група), или в SWS (SWS група), вижте Фиг. 1. Въз основа на хипотезата за SFSR прогнозирахме, че TMR ще доведе до по-голямо привикване, когато прилагани по време на REM, но не и SWS.

ефекти на цистанче: подобряване на паметта

Резултати

На изходно ниво оценките на възбудата са по-високи за отрицателни, отколкото за неутрални елементи, което показва, че участниците са оценили стимулите в съответствие с очакванията. Това беше потвърдено от 2 × 2 × 2 ANOVA на възбуда преди сън с факторите Група, Сигнал и Емоция (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 и в двата случая), което показва, че базовата линия е добре балансирана и нито един участник не съобщава, че е осъзнал, че по време на съня им се възпроизвеждат звуци.

Изследвахме как привикването към възбуда за една нощ се модулира чрез TMR сигнал, използвайки 2 × 2 × 2 ANOVA с фактори Group, Cueing и Emotion, вижте Таблица 1. Привикването за една нощ беше изчислено като (втора оценка на възбуда преди сън - възбуда след сън оценка)/ първа оценка на събуждането преди сън. Това разкри значително взаимодействие между Group и Cueing (F(1,32) {{10}}.341, p=0.027), което предполага, че въздействието на cueing върху тази мярка за привикване зависи върху когнитивното състояние, по време на което се прилага TMR. 2 × 2 × 2 ANOVA не даде друг значим резултат. За да определим кой етап на сън е довел до взаимодействието Group x Cueing, след това проведохме отделни 2 × 2 ANOVA с факторите Cueing и Emotion съответно в SWS и REM групите. Това показа основен ефект на реплика в REM (F(1,14)=7.48, p <0.02), но="" не="" и="" sws="" (f(1,18)="0.086," p="" {{29="" }}.8),="" вижте="" фиг.="" 2.="" по-внимателното="" изследване="" на="" rem="" групата="" показа,="" че="" ефектът="" от="" cueing="" се="" дължи="" на="" отрицателните="" елементи="" (тест="" за="" двойки="" t="3.21;" p="0.006)" ,="" като="" неутралните="" елементи="" показват="" тенденция="" към="" същия="" ефект="" (t="1.6;" p="0.102)." интересното="" е,="" че="" има="" основен="" ефект="" на="" емоцията="" в="" sws="" групата="" (f(1,18)="6.28," p="0.022)," но="" не="" и="" в="" rem="" групата.="" по-внимателното="" изследване="" показа,="" че="" това="" се="" дължи="" на="" по-голямо="" привикване="" към="" неутралните="" елементи="" в="" сравнение="" с="" отрицателните="" елементи="" в="" състоянието="" un-cued="" (t="2.25," p="0.037)," с="" тенденция="" в="" състоянието="" cued="" (t="1.45," p="">

паметfor 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) във всички случаи.

За да гарантираме, че времената за реакция не се различават значително между подсказваните и неподсказваните елементи по време на теста за възбуда преди сън, ние извършихме 2 × 2 ANOVA с факторите валентност (неутрална, отрицателна) и подсказване (без подсказване, подсказване) във всеки група участници. Това разкрива основен ефект на емоцията (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) във всички случаи вижте таблица S1 с допълнителна информация за средства.

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 във всички случаи).

ефекти на цистанче: подобряване на паметта

Дискусия

Нашите данни подкрепят ролята на REM съня при привикване за една нощ на реакциите на възбуда към комбинации картина-звук, като демонстрират, че TMR в REM, но не и SWS води до повишено привикване за една нощ. Тази констатация е в съответствие с предишно наблюдение, че REM TMR на звуци, използвани в кондиционирането на Павлов преди сън, е довело до по-голямо привикване към тези звуци на следващия ден, отколкото TMR на същите звуци в етап 2 на съня-26. Тези две проучвания се комбинират, за да подкрепят единия аспект на хипотезата за сън за забравяне, сън за запомняне27, например идеята, че повторното активиране на паметта в REM е специално свързано с намаляване на последващата възбуда.

Скорошно проучване на Lehmann et al22. използваха подобен дизайн, за да изследват ролята на TMR в REM и SWS в консолидирането на емоционалната памет и не откриха ефект на сигнализиране върху субективното привикване в никоя група22. Една възможна причина за разликата между тези резултати и нашите собствени може да произтича от факта, че нашите участници оценяваха снимките за възбуда непосредствено преди и след сън, докато участниците в Lehmann 2016 изпълняваха задачи за учене и извличане, след като оцениха стимулите, но преди сън. Повтарящото се гледане на стимули може да доведе до привикване, така че дизайнът на Леман може да е позволил привикването преди сън да заглуши всички ефекти на TMR.

Редица проучвания предполагат, че SWS може да играе роля в привикването8, например наблюдението, че аспектите на автономното привикване се предсказват от SWS28, че процентът на SWS предсказва емоционално отслабване през нощта29 и че блокирането на освобождаването на норадреналин по време на SWS намалява това привикване12. Интересното е, че наблюдавахме значително по-силно привикване към неутралните в сравнение с отрицателните елементи в SWS групата, независимо от TMR сигналите, вероятно защото неутралните елементи са по-малко възбуждащи, като начало, и следователно е по-лесно за участниците да променят начина, по който тези артикули са оценени като силно възбуждащи негативно. Като алтернатива, състоянията на възбуда на неутралните елементи могат да бъдат по-отворени за интерпретация, отколкото състоянието на възбуда на отрицателните елементи, например отговорите на негативните картини могат да бъдат повлияни от процеси отгоре надолу, които ги идентифицират като концептуално отрицателни и увеличават вероятността от силна рейтинг на възбуда. Въпреки че е трудно да се тълкува, подчертаната разлика между този модел на консолидация в групата SWS и модела на привикване, наблюдаван в групата Uncued REM, където отрицателните и неутралните елементи са привикнали в еднаква степен, може да предполага, че REM TMR нарушава естествения процес на привикване през NREM сън, което работи по-добре за сравнително неутрални стимули, отколкото за тези, които са по-възбуждащи.

Докато нашите открития изглежда подкрепят уникалната роля на REM съня за модулиране на емоционалната възбуда, ние не открихме връзка между REM времето или тета мощността и привикването. Тъй като REM настъпва по-късно през нощта от SWS, не можем да изключим възможността дисоциацията, която наблюдавахме между тези етапи на съня, да е причинена от тази разлика във времето. Трябва да се отбележи обаче, че при Rihm и Rasch26 свързаното с репликите привикване е по-изразено, когато сигналите са били представени по време на REM, отколкото етап 2 на съня в рамките на същия период на ранен сутрешен сън, подкрепяйки идеята, че тази разлика зависи от етапа на съня, в който се извършва TMR а не времето на нощта, в което се извършва.

В това проучване са включени само жени участници. Това се дължи на предишни проучвания, съобщаващи за по-голяма самооценена реакция към отрицателни стимули при жени спрямо мъже. Бъдещата работа трябва да разшири тези изследвания до мъже. И накрая, заслужава да се отбележи, че по време на проучването участниците оценяваха двойката звук-картина, а не само картини или звуци. Следователно нашите резултати са свързани с тази мултимодална двойка, а не само със звуци или изображения.

ефекти на цистанче: подобряване на паметта

Препратки

1. Rasch, B. & Born, J. За ролята на съня в паметта. Physiol. Rev. 93, 681–766 (2013).

2. Hu, P., Stylos-Allan, M. & Walker, MP. Сънят улеснява консолидирането на емоционалната декларативна памет. психол. Sci. 17, 891–898 (2006).

3. Payne, JD, Chambers, AM & Kensinger, EA Сънят насърчава трайни промени в селективната памет за емоционални сцени. Преден. Цяло число. Neurosci. 6, 108 (2012).

4. Wagner, U., Hallschmid, M., Rasch, B. & Born, J. Краткият сън след учене поддържа емоционалните спомени живи с години. Biol. Психиатрия 60, 788–790 (2006).

5. Wagner, U., Kashyap, N., Diekelmann, S. & Born, J. Влиянието на съня след обучението срещу будността върху паметта за разпознаване на лица с различни изражения на лицето. Neurobiol. Уча. Мем. 87, 679–687 (2007).

6. Dolcos, F., LaBar, KS & Cabeza, R. Спомняне една година по-късно: ролята на амигдалата и системата за памет на медиалния темпорален лоб при извличане на емоционални спомени. Proc. Natl Acad. Sci. САЩ 102, 2626–2631 (2005).

7. Goldstein, AN & Walker, MP Ролята на съня в емоционалната функция на мозъка. Annu. Rev. Clin. психол. 10, 679–708 (2014).

8. van der Helm, E. et al. REM сънят намалява активността на амигдалата спрямо предишни емоционални преживявания. Curr. Biol 21, 2029–2032 (2011).

9. Gujar, N., McDonald, SA, Nishida, M. & Walker, MP Роля на бързия сън при повторното калибриране на чувствителността на човешкия мозък към специфични емоции. Церебр. Cortex 21, 115–123 (2011).

10. Baran, B., Pace-Schott, EF, Ericson, C. & Spencer, RMC Обработка на емоционална реактивност и емоционална памет през сън. J. Neurosci. 32, 1035–1042 (2012).

11. Groch S., Wilhelm I., Diekelmann S. & Born, J. Ролята на REM съня в обработката на емоционалните спомени: Доказателства от поведението и свързаните със събития потенциали. Neurobiol. Уча. Мем. 99, 1–9 (2013).

12. Groch, S. et al. Принос на норепинефрин за консолидиране на емоционалната памет по време на сън. Психоневроендокринология 36, 1342–1350 (2011).

13. Wagner, U., Fischer, S. & Born, J. Промени в емоционалните реакции към неприятни картини през периоди, богати на сън с бавни вълни срещу сън с бързи движения на очите. Психосома. Med. 64, 627–634 (2002).

14. Cellini, N. & Cappuzo, A. Оформяне на консолидацията на паметта чрез целева памет. Ан. NY Acad. Sci. 1426, 52–71 (2018).

15. Guerrini, A., Dujardin, K., Mandal, O., Sockeel, P. & Leconte, P. Подобряване на паметта чрез слухова стимулация по време на REM сън след обучение при хора. Physiol. поведение. 45, 947–950 (1989).

16. Tilley, AJ Обучение на съня по време на етап 2 и REM сън. Biol. психол. 9, 155–161 (1979).

17. Cordi, MJ, Diekelmann, S., Born, J. & Rasch, B. Няма ефект от индуцираното от миризмата реактивиране на паметта по време на REM сън върху декларативната стабилност на паметта. Преден. Syst. Neurosci. 8, 157 (2014).

18. Fuentemilla, L. et al. Зависимо от хипокампус укрепване на целеви спомени чрез повторно активиране по време на сън при хора. Curr. Biol. 23, 1769–1775 (2013).

19. Rasch, B., Buchel, C., Gais, S. & Born, J. Сигналите за миризма по време на бавно вълнов сън подсказват декларативна консолидация на паметта. Наука 315, 1426–1429 (2007).

20. Rudoy, ​​JD, Voss, JL, Westerberg, CE & Paller, KA Укрепване на индивидуалните спомени чрез повторното им активиране по време на сън. Science 326, 1079 (2009).

21. Schreiner, T. & Rasch, B. Увеличаване на ученето на речника чрез словесно подсказване по време на сън. Церебр. Cortex https://doi.org/10.1093/cercor/bhu139 (2015).

22. Lehmann, M., Schreiner, T., Seifritz, E. & Rasch, B. Емоционалната възбуда модулира осцилаторните корелати на целевото реактивиране на паметта по време на NREM, но не и REM сън.

23. Hu, X., Cheng, LY, Chiu, MH & Paller, KA Насърчаване на консолидацията на паметта по време на сън: мета-анализ на целенасоченото повторно активиране на паметта. психол. Бик. 146, 218–244 (2020).

24. Groch, S. et al. Целенасоченото повторно активиране по време на сън повлиява различно негативните спомени при социално тревожни и здрави деца и юноши. J. Neurosci. 37, 2425–2434 (2017).

25. Стерпених, В. и др. Реактивирането на паметта по време на сън с бързо движение на очите насърчава нейното генерализиране и интегриране в кортикалните депа. Сън 37, 1061–1075 (2014).

26. Rihm, JS & Rasch, B. Повторното възпроизвеждане на условни стимули по време на късния REM и етап N2 сън влияе по-скоро на емоционалния тонус, отколкото на силата на емоционалната памет. Neurobiol. Уча. Мем. 122, 142–151 (2015).

27. Walker, MP, van der, HE & van der Helm, E. Нощна терапия? Ролята на съня в емоционалната обработка на мозъка. психол. Бик. 135, 731–748 (2009).

28. Pace-Schott, EF и др. Дрямката насърчава привикването към емоционалните стимули между сесиите. Neurobiol. Уча. Мем. 95, 508–523 (2012).

29. Talamini, LM, Bringmann, LF, de Boer, M. & Hofman, WF Премахване на притесненията от съня или безпокойство от съня? Физиологични доказателства за взаимодействията сън-емоция.

30. Horne, JA & Ostberg, O. Въпросник за самооценка за определяне на сутрин-вечер в човешките циркадни ритми. Вътр. J. Chronobiol. 4, 97–110 (1976).

31. Lang, PJ, Bradley, MM & Cuthbert, BN International Affective Picture System (IAPS): Афективни оценки на картини и ръководство за употреба. Технически доклад № A-8 (Университет на Флорида, 2008 г.).

32. Willenbockel, V. et al. Контролиране на свойствата на изображението на ниско ниво: кутията с инструменти SHINE. поведение. Рез. Методи 42, 671–684 (2010).

33. Bradley, MM & Lang, PJ Международни афективни цифровизирани звуци (IADS): Стимули, Ръководство с инструкции и афективни оценки. Технически доклад № B-2 (1999).

34. Breiter, HC et al. Отговор и привикване на човешката амигдала по време на визуална обработка на изражението на лицето. Neuron 17, 875–887 (1996).

35. Büchel, C., Dolan, RJ, Armony, JL & Friston, KJ Участието на амигдалата и хипокампа в кондициониране на човешка аверсивна следа, разкрито чрез функционален магнитен резонанс, свързан със събитие. J. Neurosci. 19, 10869–10876 (1999).

36. Fischer, H., Furmark, T., Wik, G. & Fredrikson, M. Мозъчно представяне на привикване към повтаряща се комплексна визуална стимулация, изследвана с PET. Неврорепорт 11, 123–126 (2000).

37. Bradley, MM & Lang, PJ Измерване на емоция: манекен за самооценка и семантичен диференциал. J. Behav. Там. Exp. Психиатрия 25, 49–59 (1994).

38. Iber, C., Ancoli-Israel, S., Chesson, A. & Quan, S. Наръчникът на AASM за оценка на съня и свързаните с него събития (Американска академия за медицина на съня, 2007 г.).