Søvntab forstyrrer den neurale signatur af succesfuld læring, del 2

Materialer og metoder

Deltagere

59 deltagere (32 kvinder, gennemsnit ± standardafvigelse [SD] alder=20.10 ± 1.80) blev rekrutteret frivilligt og gennemførte en indledende session (se nedenfor).

Standardafvigelse er et statistisk mål for spredningen af ​​datafordelingen. Hukommelse refererer til den menneskelige hjernes evne til at huske information. De to ser ikke ud til at have meget sammenhæng eller sammenhæng, men der er en vis sammenhæng mellem dem. Lad os tage et kig på det sammen.

Først og fremmest skal vi vide, at standardafvigelse kan afspejle graden af ​​spredning af datadistribution. Det vil sige, at hvis standardafvigelsen for et datasæt er større, så vil spredningsgraden af ​​dette datasæt også være større, hvilket betyder, at forskellen mellem dataene vil være større. stor. Hukommelse kræver en række processer såsom hjernens opfattelse, forståelse, kodning, lagring og genfinding af information. Fordi hukommelsen kræver, at hjernen behandler denne information, kan det føre til utilfredsstillende hukommelsesydelse, hvis selve informationen er relativt diskret.

For det andet kan standardafvigelse også afspejle stabiliteten og pålideligheden af ​​data. Hvis standardafvigelsen for dataene er mindre, så vil variansen af ​​dette datasæt også være mindre, og forskellen mellem dataene vil også være mindre. I dette tilfælde er pålideligheden og stabiliteten af ​​dataene højere. Dette bør også have en vis sammenhæng med hukommelsen. Hvis en person har en god hukommelse, bør hans informationsbehandlingsevne være relativt stabil, hvilket betyder, at han vil være mere nøjagtig og pålidelig i behandlingen af ​​information, så hans hukommelse vil være relativt god.

Sammenfattende, selvom standardafvigelse og hukommelse ikke synes at have meget sammenhæng, er der en vis sammenhæng mellem dem. Ved behandling af information, hvis data er for diskrete, vil det nemt medføre, at information går tabt og glemmes. Hvis dataene er mere stabile, vil informationsbehandlingen være mere nøjagtig og pålidelig, hvilket giver bedre beskyttelse af folks hukommelse. Derfor bør vi fokusere på at træne vores hukommelse og forbedre stabiliteten og pålideligheden af ​​vores hukommelse ved at forbedre vores kognitive og informationsbehandlingsevner.

Klik på Kend for at forbedre korttidshukommelsen

Efter den indledende session blev 10 deltagere udelukket for ikke at opfylde præstationskriteriet, og 1 deltager blev ekskluderet for ikke at opfylde undersøgelseskravet om at være engelsk som modersmål. Blandt de personer, der opfyldte præstationskriteriet for den indledende session, trak 18 deltagere sig tilbage, fordi de ikke var i stand til at forpligte sig til hovedundersøgelsens tidsplan.

Vores endelige stikprøvestørrelse var n=30 deltagere (17 kvinder, gennemsnitlig ± SD-alder, 20,10 ± 1,65), som hver fuldførte både søvn- og søvnmangel (ordre-modbalanceret, se fig. 1a). Efter standardprocedurer i vores laboratorium (Ashton et al. 2019; Strachan et al.2020; Harrington, Ashton, Ngo, et al. 2021; Harrington,Ashton, Sankarasubramanian, et al. 2021), blev deltagerne bedt om at afstå fra koffein og alkohol i henholdsvis 24 timer og 48 timer før hver undersøgelsessession. Deltagerne rapporterede ingen historie med søvn eller psykiatriske lidelser.

Skriftligt informeret samtykke blev opnået fra alle deltagere i overensstemmelse med kravene fra forskningsetisk komité ved Institut for Psykologi ved University of York. Deltagerne modtog £100 kompensation efter afslutningen af ​​undersøgelsen.

Statistisk styrke blev beregnet før dataindsamling ved hjælp af en effektstørrelse på d=0.56 fra Ashton et al.(2020). Denne effektstørrelse blev afledt af en parret-samplet-test, der sammenlignede glemme efter en nats søvn eller total søvnmangel. Baseret på denne effektstørrelse gav vores forudregistrerede stikprøve på n=30 deltagere 83,7 % power(alfa=0.05, 2-halet).

Opgaver og stimuli

Visuospatial opgave (se fig. 1b) Et hundrede billeder af neutrale scener blev taget fra International Affective Picture System (Langet al. 2005) og Nencki Affective Picture System (Marchewka et al. 2014). Disse blev opdelt i 2 sæt af 50 billeder til brug i forhold til søvn og søvnmangel (tildeling af billedsættet til tilstand var modvægtet). Den visuospatiale opgave var opdelt i 3 faser:

Træning I: passiv visning

Hvert af de 50 billeder blev præsenteret på et tilfældigt udvalgt sted på en gitterbaggrund (eksponeringstid=3 s, interstimulusinterval [ISI]=1 s). Deltagerne blev bedt om at prøve at huske billedplaceringerne til en senere test. Billedpræsentationsrækkefølgen blev randomiseret.

Træning II: aktiv visning

Hvert billede dukkede op i midten af ​​gitteret, og deltagerne flyttede det til det sted, som de troede, det var dukket op ved passiv visning. Billedet dukkede derefter op igen på sin korrekte placering for at tjene som feedback.

Dette fortsatte, indtil alle billeder var blevet placeret<4.8 cm (<150 pixels) from their correct location on 2 consecutive rounds of active viewing (images for which this criterion was met were dropped from subsequent active viewing rounds). The image presentation order was randomized.

Prøve

Testfasen fulgte de samme procedurer som én runde af aktiv visning med den undtagelse, at der ikke blev givet feedback. Tre tests blev gennemført (øjeblikkelig, forsinket og opfølgning).

Paired-associates opgave (se fig. 1c)

To hundrede billeder af naturlige og menneskeskabte genstande på en hvid baggrund blev taget fra Konkle et al.(2010) og onlineressourcer. Disse blev opdelt i 2 sæt af 100 objekter (50 naturlige og 50 menneskeskabte) til brug i forhold til søvn og søvnmangel (tildeling af objektet sat til tilstand blev opvejet).

Tre hundrede adjektiver (150 adjektiver pr. betingelse, opgave modvægt) blev taget fra Cairney, Guttesen, et al. (2018). Inden for hver betingelse blev 100 adjektiver tilfældigt udvalgt som mål og de resterende 50 som folier.

Adjektiv fortrolighed

Hvert af de 100 måladjektiver blev præsenteret i 3 s. Deltagerne blev bedt om at vurdere, hvor ofte de ville bruge hvert adjektiv i samtalen på en skala fra 1-9 (1=aldrig, 5=nogle gange og {{ 6}} ofte) inden for yderligere 4 s (ISI med fikseringskors=1.5 s ± 100 ms). Adjektivets præsentationsrækkefølge blev randomiseret.

Billedkendskab

Hvert af de 100 billeder (50 naturlige og 50 menneskeskabte genstande) blev præsenteret i 3 sekunder. Deltagerne blev bedt om at forestille sig, at de interagerer med hvert objekt og derefter kategorisere det som værende naturligt eller menneskeskabt inden for yderligere 4 s (ISI med fikseringskors=1,5 s ± 100 ms). Billedpræsentationsrækkefølgen var tilfældig.

Læring

På hvert forsøg blev deltagerne præsenteret for et adjektiv og billede fra hver af de tidligere bekendtgørelsesfaser i 4,5 sekunder. De blev bedt om at huske adjektiv-billede-parringen til en fremtidig test. For at lette indlæringen blev deltagerne bedt om at skabe et historie-ormentalt billede i deres sind, der involverede adjektivet og billedet i interaktion i hele prøveperioden for derefter at vurdere denne sammenhæng som realistisk eller bizar inden for yderligere 4 sekunder.

En længere ISI på 5s (±100 ms) blev brugt til at lette analysen af ​​EEG-data erhvervet under adjektiv-billedindlæring (dette omfattede en 2-progressionslinje efterfulgt af 3 s fiksering). Adjektivbilledets parringsrækkefølge blev randomiseret.

Prøve

Hvert af de 150 adjektiver (100 fra læring og 50 usynlige foils) blev præsenteret i 3 s. Deltagerne blev først instrueret i at angive, om adjektivet var gammelt eller nyt inden for yderligere 10 s. Feedback om nøjagtighed (korrekt/forkert) blev derefter givet i 1 s.

For korrekte gamle svar blev deltagerne præsenteret for 4 billeder (som alle var blevet set ved læring) og blev bedt om at angive, hvilket billede der var parret med adjektivet inden for 10 s.

Deltagerne vurderede derefter, hvor sikre de var i deres svar på en skala fra 1 (ikke selvsikker) til 4 (meget sikker) inden for 10 s. For forkerte gamle svar eller nye svar gik deltagerne straks videre til næste forsøg (ISI med fikseringskors=1,5 s ± 100 ms). Adjektiv præsentationsrækkefølge blev randomiseret.

Psykomotorisk årvågenhedsopgave

Den psykomotoriske årvågenhedsopgave (PVT) blev opnået fra Khitrov et al. (2014) (bhsai.org/downloads/pc-pvt). Deltagerne blev bedt om at svare, når en digital tæller dukkede op på skærmen (ISI=2–10 s). Deltagerne fik feedback på deres svartider og opgaven varede i 3 min.

Procedure

Indledende session

Deltagerne gennemførte en foreløbig hukommelsesvurdering, før de gik ind i hovedundersøgelsen. De lærte 180 semantisk relaterede ordpar (f.eks. "Horizon–Sun") og blev straks testet med en genkaldelsesprocedure. Deltagere, der scorede mellem 50 % og 95 %, blev inviteret tilbage til hovedeksperimentet. Dette sikrede, at det var usandsynligt, at deltagerne optrådte ved gulv eller loft i de visuospatiale og parrede associerede tests i hovedundersøgelsen.

Session 1: Aften

Deltagerne ankom mellem 20.30 og 22.00. I søvntilstanden (tidligere ankomster) blev deltagerne straks koblet op til EEG-overvågning natten over. Deltagerne begyndte undersøgelsen ved at gennemføre StanfordSleepiness Scale (SSS; Hoddes et al. 1973), PVT og derefter trænings- og umiddelbare testfaser af den visuospatiale opgave.

Overnatningsinterval

I søvntilstanden gik deltagerne i seng kl. 23.00 og blev vækket kl. 7.00 (hvilket opnåede 8 timers EEG-overvåget søvn). I tilstanden af ​​søvnmangel forblev deltagerne vågne hele natten under opsyn af en forsker. I løbet af søvnmangelperioden fik deltagerne forfriskninger og fik lov til at spille spil, se film eller gennemføre kursusarbejde.

Fordi vores stik hovedsageligt bestod af universitetsstuderende, og et betydeligt antal dagtimerne ville gå tabt som følge af mangel på søvn, valgte vi at give deltagerne mulighed for at gennemføre kurser for at lette rekrutteringen.

Det er vigtigt, at alle de tilladte aktiviteter blev anset for at være egnede, fordi de ikke var begrebsmæssigt forbundet med det materiale, som deltagerne havde lært den foregående aften (dvs. objekt-placering associationer) eller ville lære den følgende morgen (dvs. adjektiv-billede parringer).

Session 2: Formiddag

Deltagere i søvnmangeltilstanden blev koblet op til EEG-monitorering (dette var ikke nødvendigt for søvntilstanden, da elektroder allerede var blevet fastgjort den foregående nat). Deltagerne gennemførte derefter endnu en runde af SSS og PVT og endnu en (forsinket) visuospatial test.

Bagefter udførte deltagerne familiariseringsfaserne af den parrede associerede opgave, før de afsluttede de parrede associeredes indlæringsfase med EEG-overvågning. Deltagerne fik ikke nogen eksplicit instruktion om, hvad de skulle gøre (f.eks. hvornår de skal sove) i løbet af 48-h-intervallet, der gik forud for session 3.

Session 3: Opfølgning

Deltagerne vendte tilbage 48 timer efter session 2 (hvilket gav mulighed for restitutionssøvn i søvnmangeltilstanden) og gennemførte en sidste runde af SSS og PVT. De udførte derefter den parrede associerede test og en sidste (opfølgende) visuospatial test.

Udstyr

Eksperimentelle opgaver

Alle opgaver blev udført på en Windows-pc, og deltagernes svar blev registreret med et tastatur eller en mus. Den visuospatiale opgave blev implementeret i Presentation version 14.1 (Neurobehavioral Systems, Inc.), og den parrede associerede opgave blev implementeret i Psychtoolbox 3.0.13(Brainard 1997; Pelli 1997; Kleiner et al. 2007) og MATLAB (2019TLAB 2019) MathWorks, Inc.).

Elektroencefalografi

EEG-optagelser blev administreret med 2 Embla N7000-systemer og 1 Embla NDx-system med REMLogic 3.4-software. Embla NDx blev erhvervet ved opgradering af vores søvnlaboratorium fra en 2- til 3-værelsesfacilitet (N7000 var ikke længere tilgængelig for køb).

For alle undtagen 3 deltagere blev det samme EEG-system brugt i forhold til søvn og søvnmangel. Forgyldte elektroder blev fastgjort til hovedbunden i henhold til det internationale 10-20-system ved frontale (F3 og F4), centrale (C3 og C4), parietale (P3 og P4) og occipitale (O1 og O2) placeringer, og der blev henvist til dem. til de forbundne mastoider.

Venstre og højre elektrokulografielektroder blev fastgjort, ligesom elektromyografielektroder ved mentalis og submental bilateralt, og en jordelektrode blev fastgjort til panden. En yderligere referenceelektrode blev anbragt ved Cz til NDx-systemet. Vi sikrede, at alleelektroder havde en forbindelsesimpedans på<5 kΩ immediately before any EEG data were collected (i.e. for participants in the sleep condition, impedances were checked before sleep and again in the morning before the learning task). 

Alle elektroder, der faldt over denne tærskel, blev udskiftet og kontrolleret igen. Alle online-signaler blev digitalsamplet ved 200 Hz (N7000) eller 256 Hz (NDx, nedsamplet til 200 Hz under forbehandling).

Aktigrafi

Deltagerne bar armbåndsur aktigrafi-enheder (Actiwatch 2, Philips Respironics, USA) under hele undersøgelsen, så vi kunne overvåge deres søvn, når de var uden for laboratoriet

For more information:1950477648nn@gmail.com