Målrettet hukommelsesreaktivering i REM men ikke SWS reducerer selektivt ophidselsesreaktioner

Kontakt: Audrey Huaudrey.hu@wecistanche.com

En voksende mængde af beviser tyder på, at søvn kan hjælpe med at afkoblehukommelseaf følelsesmæssige oplevelser fra deres tilknyttede effektive ladning. Denne proces menes at være afhængig af den spontane reaktivering af følelsesmæssige minder under søvn, selvom det stadig er uklart, hvilket søvnstadium der er optimalt for en sådan reaktivering. Vi undersøgte dette spørgsmål ved eksplicit at manipulere hukommelsesreaktivering i både hurtige øjenbevægelsessøvn (REM) og langsom bølgesøvn (SWS) ved at bruge målrettet hukommelsesreaktivering (TMR) og teste virkningen af ​​denne manipulation på tilvænningen af ​​subjektive ophidselsesresponser på tværs af en nat. Vores resultater viser, at TMR under REM, men ikke SWS signifikant reducerede subjektiv ophidselse, og denne effekt er drevet af de mere negative stimuli. Disse resultater understøtter et aspekt af søvnen at glemme, søvn for at huske (SFSR)-hypotesen, som foreslår, at følelsesmæssig hukommelsesreaktivering under REM-søvn ligger til grund for søvnafhængig tilvænning.

virkninger af cistanche: forbedre hukommelsen

Targeted memory reactivation (TMR) er en teknik, hvorhukommelsereaktivering udløses bevidst i søvn gennem genpræsentationen af ​​signaler, der var knyttet til hukommelsen i kølvandet, og opnås almindeligvis ved hjælp af lyde eller lugte, se14 for en gennemgang. Mens tidlige undersøgelser rapporterede en fordel ved TMR i REM-søvn ved hukommelseskonsolidering natten over15,16, tyder et stigende antal rapporter på, at TMR er gavnligt, når det præsenteres under ikke-REM17−21, men ikke under REM17,19,22 se23 til meta-analyse . Med hensyn til, hvordan TMR kan påvirke følelsesmæssig ophidselse, viste en nylig undersøgelse en indvirkning af ikke-REM TMR på vurderinger af behagelighed og ophidselse, men dette dukkede kun op hos socialt ængstelige deltagere og efter en uges konsolidering24. Meget få undersøgelser har undersøgt virkningen af ​​REM TMR på følelsesmæssigt materiale. Inducering af reaktivering af frygtminder under REM viste sig således at resultere i øget generalisering25, og TMR af en Pavlovsk konditioneringsopgave under REM førte til øget tilvænning sammenlignet med TMR af samme opgave under fase 2 af ikke-REM26.

Med udgangspunkt i denne litteratur satte vi os for at teste SFSR-forudsigelsen om, at genafspilning af følelsesmæssigt vækkende minder under REM, men ikke SWS, ville være forbundet med en reduceret ophidselsesvurdering for dette materiale næste dag. Vi gjorde dette ved at manipulere reaktiveringen af ​​følelsesmæssige minder under søvn ved hjælp af TMR. Vores deltagere vurderede følelsesmæssigt negative og neutrale billedlydpar for ophidselse både før og efter en nats søvn. Under søvn signalerede vi halvdelen af ​​de negative og halvdelen af ​​de neutrale stimuli til reaktivering ved blødt at afspille de tilhørende lyde. Vi undersøgte derefter virkningen af ​​denne TMR på nattens tilvænning af ophidselsesreaktionen. Vi kontrollerede omhyggeligt søvnstadiet, hvor TMR blev anvendt, og cuede deltagere enten i REM (REM-gruppen) eller SWS (SWS-gruppen), se fig. 1. Baseret på SFSR-hypotesen forudsagde vi, at TMR ville føre til større tilvænning, når anvendes under REM, men ikke SWS.

virkninger af cistanche: forbedre hukommelsen

Resultater

Ved baseline var ophidselsesvurderinger højere for negative end for neutrale elementer, hvilket viser, at deltagerne vurderede stimuli i overensstemmelse med forventningerne. Dette blev bekræftet af en 2×2x2 ANOVA på arousal før søvn med faktorerne Group, Cueing og 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 i begge tilfælde), hvilket viser, at basislinjen var velafbalanceret, og ingen deltagere rapporterede, at de var opmærksomme på, at der blev afspillet lyde under deres søvn.

Vi undersøgte, hvordan nattens tilvænning af arousal blev moduleret af TMR-cueing ved hjælp af en 2×2×2 ANOVA med faktorerne Group, Cueing og Emotion, se tabel 1. Nattens tilvænning blev beregnet som (anden vurdering af ophidselse før søvn - ophidselse efter søvn vurdering)/ første ophidselsesvurdering før søvn. Dette afslørede en signifikant interaktion mellem gruppe og cueing (F(1,32) {{10}}.341, p=0.027), hvilket tyder på, at indvirkningen af ​​cueing på dette mål for tilvænning afhænger af på den kognitive tilstand, hvorunder TMR anvendes. 2 × 2 × 2 ANOVA gav intet andet signifikant resultat. For at bestemme, hvilket søvnstadium der drev Group x Cueing-interaktionen, udførte vi derefter separate 2 × 2 ANOVA'er med faktorerne Cueing og Emotion i henholdsvis SWS- og REM-grupper. Dette viste en hovedeffekt af cueing i REM (F(1,14)=7.48, p < 0.02),="" men="" ikke="" sws="" (f(1,18)="0.086," p="" {{29="" }}.8),="" se="" fig.="" 2.="" nærmere="" undersøgelse="" af="" rem-gruppen="" viste,="" at="" effekten="" af="" ​​cueing="" blev="" drevet="" af="" de="" negative="" elementer="" (parret="" test="" t="3.21;" p="0.006)" ,="" med="" neutrale="" elementer,="" der="" viser="" en="" tendens="" til="" den="" samme="" effekt="" (t="1.6;" p="0.102)." interessant="" nok="" var="" der="" en="" hovedeffekt="" af="" følelser="" i="" sws-gruppen="" (f(1,18)="6.28," p="0.022)," men="" ikke="" i="" rem-gruppen.="" nærmere="" undersøgelser="" viste,="" at="" dette="" var="" drevet="" af="" større="" tilvænning="" af="" neutrale="" genstande="" sammenlignet="" med="" negative="" genstande="" i="" un-cued-tilstanden="" (t="2.25," p="0.037)," med="" en="" tendens="" i="" cued-tilstanden="" (t="1.45," s.="">

Hukommelsefor 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) i alle tilfælde.

For at sikre, at reaktionstiderne ikke var markant forskellige mellem cued og un-cued genstande under ophidselsestesten før søvn, udførte vi en 2×2 ANOVA med faktorerne valens (neutral, negativ) og cueing (un-cued, cued) inden for hver gruppe af deltagere. Dette afslørede en hovedeffekt af følelser (F=29.9,s< 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) i alle tilfælde, se Tabel S1 med supplerende oplysninger for midler.

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 i alle tilfælde).

virkninger af cistanche: forbedre hukommelsen

Diskussion

Vores data understøtter en rolle for REM-søvn i nattens tilvænning af ophidselsesresponser på billed-lydkombinationer ved at demonstrere, at TMR i REM men ikke SWS fører til øget tilvænning natten over. Dette fund er i overensstemmelse med en tidligere observation om, at REM TMR af lyde brugt i Pavlovsk konditionering før søvn resulterede i større tilvænning til disse lyde næste dag end TMR af de samme lyde i fase 2 søvn-26. Disse to undersøgelser understøtter kombineret det ene aspekt af søvnen at glemme, søvn for at huske hypotese27, f.eks. ideen om, at hukommelsesreaktivering i REM specifikt er forbundet med reduktioner i efterfølgende ophidselse.

En nylig undersøgelse af Lehmann et al.22. brugte et lignende design til at undersøge rollen af ​​TMR i REM og SWS i følelsesmæssig hukommelseskonsolidering og fandt ingen effekt af cueing på subjektiv tilvænning i nogen gruppe22. En mulig årsag til forskellen mellem disse resultater og vores egne kan stamme fra det faktum, at vores deltagere vurderede billeder for ophidselse umiddelbart før og efter søvn, mens deltagerne i Lehmann 2016 udførte indlærings- og genfindingsopgaver, efter at de vurderede stimuli, men før søvn. Gentagen visning af stimuli kan føre til tilvænning, så Lehmanns design kan have tilladt tilvænning før søvn at overdøve enhver effekt af TMR.

En række undersøgelser tyder på, at SWS kan spille en rolle i tilvænning8, for eksempel observationen af, at aspekter af autonom tilvænning forudsiges af SWS28, at SWS-procenten forudsiger følelsesmæssig svækkelse natten over29, og at blokering af frigivelsen af ​​noradrenalin under SWS mindskede denne tilvænning12. Interessant nok observerede vi signifikant stærkere tilvænning af neutrale sammenlignet med negative elementer i SWS-gruppen uanset TMR-cueing, muligvis fordi de neutrale elementer er mindre stærkt ophidsende til at begynde med, og det derfor er lettere for deltagerne at ændre måden. disse elementer er vurderet, end det er for stærkt vække negativ. Alternativt kunne ophidselsestilstande for neutrale genstande være mere åbne for fortolkning end negative genstandes ophidselsesstatus, for eksempel kan reaktioner på negative billeder blive påvirket af top-down processer, der identificerer dem som konceptuelt negative og øger sandsynligheden for en stærk arousal rating. Selvom det er vanskeligt at fortolke, kunne den markante forskel mellem dette konsolideringsmønster i SWS-gruppen og tilvænningsmønsteret observeret i Un cued REM-gruppen, hvor negative og neutrale elementer er tilvænnet i samme omfang, tyde på, at REM TMR forstyrrer en naturlig proces tilvænning på tværs af NREM-søvn, som virker bedre for relativt neutrale stimuli end for dem, der er mere ophidsende.

Selvom vores resultater ser ud til at understøtte en unik rolle for REM-søvn i at modulere følelsesmæssig ophidselse, fandt vi ingen sammenhæng mellem REM-tid eller theta-kraft og tilvænning. Da REM opstår senere på natten end SWS, kan vi ikke udelukke muligheden for, at den dissociation, vi observerede mellem disse søvnstadier, var forårsaget af denne forskel i timing. Især i Rihm og Rasch26 var cue-relateret tilvænning dog mere udtalt, når cues blev præsenteret under REM end fase 2-søvn inden for samme periode med tidlig morgensøvn, hvilket understøtter ideen om, at denne forskel afhænger af søvnstadiet, hvor TMR udføres snarere end tidspunktet på natten, hvor det udføres.

Kun kvindelige deltagere var inkluderet i denne undersøgelse. Dette skyldtes tidligere undersøgelser, der rapporterede en større selvrapporteret respons på negative stimuli hos kvindelige vs. mandlige individer. Fremtidigt arbejde bør udvide disse undersøgelser til mænd. Endelig er det værd at bemærke, at deltagerne gennem hele undersøgelsen vurderede lyd-billede-parret frem for kun billeder eller lyde. Vores resultater relaterer sig derfor til dette multimodale par snarere end lyde eller billeder alene.

virkninger af cistanche: forbedre hukommelsen

Referencer

1. Rasch, B. & Born, J. Om søvnens rolle i hukommelsen. Physiol. Rev. 93, 681-766 (2013).

2. Hu, P., Stylos-Allan, M. & Walker, MP Søvn letter konsolidering af følelsesmæssig deklarativ hukommelse. Psychol. Sci. 17, 891-898 (2006).

3. Payne, JD, Chambers, AM & Kensinger, EA Søvn fremmer varige ændringer i selektiv hukommelse til følelsesmæssige scener. Foran. Heltal. Neurosci. 6, 108 (2012).

4. Wagner, U., Hallschmid, M., Rasch, B. & Born, J. Kort søvn efter læring holder følelsesmæssige minder i live i årevis. Biol. Psychiatry 60, 788-790 (2006).

5. Wagner, U., Kashyap, N., Diekelmann, S. & Born, J. Indvirkningen af ​​søvn efter læring vs. vågenhed på genkendelseshukommelse for ansigter med forskellige ansigtsudtryk. Neurobiol. Lære. Mem. 87, 679-687 (2007).

6. Dolcos, F., LaBar, KS & Cabeza, R. Husker et år senere: Amygdalas og det mediale temporallaps hukommelsessystems rolle i at hente følelsesmæssige minder. Proc. Natl Acad. Sci. USA 102, 2626-2631 (2005).

7. Goldstein, AN & Walker, MP Søvnens rolle i følelsesmæssig hjernefunktion. Annu. Rev. Clin. Psychol. 10, 679-708 (2014).

8. van der Helm, E. et al. REM-søvn depotentierer amygdala-aktivitet til tidligere følelsesmæssige oplevelser. Curr. Biol 21, 2029-2032 (2011).

9. Gujar, N., McDonald, SA, Nishida, M. & Walker, MP En rolle for re-søvn i rekalibrering af den menneskelige hjernes følsomhed over for specifikke følelser. Cereb. Cortex 21, 115-123 (2011).

10. Baran, B., Pace-Schott, EF, Ericson, C. & Spencer, RMC Behandling af følelsesmæssig reaktivitet og følelsesmæssig hukommelse oversleep. J. Neurosci. 32, 1035-1042 (2012).

11. Groch S., Wilhelm I., Diekelmann S. & Born, J. REM-søvnens rolle i behandlingen af ​​følelsesmæssige erindringer: Beviser fra adfærd og begivenhedsrelaterede potentialer. Neurobiol. Lære. Mem. 99, 1-9 (2013).

12. Groch, S. et al. Bidrag af noradrenalin til konsolidering af følelsesmæssig hukommelse under søvn. Psychoneuroendocrinology 36, 1342-1350 (2011).

13. Wagner, U., Fischer, S. & Born, J. Ændringer i følelsesmæssige reaktioner på afersive billeder på tværs af perioder, der er rig på slow-wave-søvn versus hurtig øjenbevægelsessøvn. Psykosom. Med. 64, 627-634 (2002).

14. Cellini, N. & Cappuzo, A. Formgivning af hukommelseskonsolidering via målrettet hukommelse. Ann. NY Acad. Sci. 1426, 52-71 (2018).

15. Guerrini, A., Dujardin, K., Mandal, O., Sockeel, P. & Leconte, P. Forbedring af hukommelse ved auditiv stimulation under post-learning REM-søvn hos mennesker. Physiol. Opfør dig. 45, 947-950 (1989).

16. Tilley, AJ Søvnlæring under fase 2 og REM-søvn. Biol. Psychol. 9, 155-161 (1979).

17. Cordi, MJ, Diekelmann, S., Born, J. & Rasch, B. Ingen effekt af lugtinduceret hukommelsesreaktivering under REM-søvn på deklarativ hukommelsesstabilitet. Foran. Syst. Neurosci. 8, 157 (2014).

18. Fuentemilla, L. et al. Hippocampus-afhængig styrkelse af målrettede minder via reaktivering under søvn hos mennesker. Curr. Biol. 23, 1769-1775 (2013).

19. Rasch, B., Buchel, C., Gais, S. & Born, J. Lugtsignaler under slow-wave-søvn fremkalder deklarativ hukommelseskonsolidering. Science 315, 1426-1429 (2007).

20. Rudoy, ​​JD, Voss, JL, Westerberg, CE & Paller, KA Styrkelse af individuelle minder ved at genaktivere dem under søvn. Science 326, 1079 (2009).

21. Schreiner, T. & Rasch, B. Forøgelse af ordforrådsindlæring ved verbal cueing under søvn. Cereb. Cortex https://doi.org/10.1093/cercor/bhu139 (2015).

22. Lehmann, M., Schreiner, T., Seifritz, E. & Rasch, B. Emotionel ophidselse modulerer oscillatoriske korrelater af målrettet hukommelsesreaktivering under NREM, men ikke REM-søvn.

23. Hu, X., Cheng, LY, Chiu, MH & Paller, KA Fremme af hukommelseskonsolidering under søvn: En metaanalyse af målrettet hukommelsesreaktivering. Psychol. Tyr. 146, 218-244 (2020).

24. Groch, S. et al. Målrettet reaktivering under søvn påvirker forskelligt negative minder hos socialt ængstelige og raske børn og unge. J. Neurosci. 37, 2425-2434 (2017).

25. Sterpenich, V. et al. Hukommelsesreaktivering under hurtig øjenbevægelsessøvn fremmer dens generalisering og integration i kortikale lagre. Sleep 37, 1061-1075 (2014).

26. Rihm, JS & Rasch, B. Genafspilning af betingede stimuli under sen REM og fase N2 søvn påvirker affektiv tone snarere end følelsesmæssig hukommelsesstyrke. Neurobiol. Lære. Mem. 122, 142-151 (2015).

27. Walker, MP, van der, HE & van der Helm, E. Overnight therapy? Søvnens rolle i følelsesmæssig hjernebehandling. Psychol. Tyr. 135, 731-748 (2009).

28. Pace-Schott, EF et al. Napping fremmer tilvænning mellem sessioner til følelsesmæssige stimuli. Neurobiol. Lære. Mem. 95, 508-523 (2012).

29. Talamini, LM, Bringmann, LF, de Boer, M. & Hofman, WF Sove bekymringer væk eller bekymrer sig væk søvn? Fysiologiske beviser på søvn-følelsesinteraktioner.

30. Horne, JA & Ostberg, O. Et selvevalueringsspørgeskema til bestemmelse af morgen-aften i menneskelige døgnrytmer. Int. J. Chronobiol. 4, 97-110 (1976).

31. Lang, PJ, Bradley, MM & Cuthbert, BN International Affective Picture System (IAPS): Affektive vurderinger af billeder og instruktionsmanual. Teknisk rapport nr. A-8 (University of Florida, 2008).

32. Willenbockel, V. et al. Styring af billedegenskaber på lavt niveau: SHINE-værktøjskassen. Opfør dig. Res. Methods 42, 671-684 (2010).

33. Bradley, MM & Lang, PJ International Affective Digitalized Sounds (IADS): Stimuli, Instruction Manual og Affective Ratings. Teknisk rapport nr. B-2 (1999).

34. Breiter, HC et al. Respons og tilvænning af den menneskelige amygdala under visuel behandling af et ansigtsudtryk. Neuron 17, 875-887 (1996).

35. Büchel, C., Dolan, RJ, Armony, JL & Friston, KJ Amygdala-hippocampus involvering i menneskelig aversiv sporkonditionering afsløret gennem begivenhedsrelateret funktionel magnetisk resonansbilleddannelse. J. Neurosci. 19, 10869-10876 (1999).

36. Fischer, H., Furmark, T., Wik, G. & Fredrikson, M. Hjernerepræsentation af tilvænning til gentagen kompleks visuel stimulering studeret med PET. Neuroreport 11, 123-126 (2000).

37. Bradley, MM & Lang, PJ Måling af følelser: selvevalueringsdukken og den semantiske differentiale. J. Behav. Ther. Exp. Psychiatry 25, 49-59 (1994).

38. Iber, C., Ancoli-Israel, S., Chesson, A. & Quan, S. AASM Manual for Scoring of Sleep and Associated Events (American Academy for Sleep Medicine, 2007).