Перевага, яку надає нічний сон у пам’яті Schemarelated, може тривати лише день. Частина 3

Поведінкові результати (12-година після навчання)

Режим сну сприяв пошуку елементів, пов’язаних зі схемою, а не елементів схеми (рис. 3–5). Змішаний дисперсійний аналіз із навчанням за схемою (схема, без схеми), тестовим сеансом (негайним, із затримкою на 12 годин) як фактором усередині учасника та умовою консолідації (сон, неспання) як фактором між учасниками, виявив значну взаємодію, за якої сон покращила пам’ять для схеми, а не для навчання без схеми після 12 годин, F(1,51)=4.503, p=0.039, η p2=0.081.

Активне збудження і пам'ять нероздільні, і між ними існує тісний взаємозв'язок. Чим краще пам'ять людини, часто означає, що вище його збудження.

Отже, що таке активне пробудження? Активне пробудження відноситься до здатності людей сприймати зміни в навколишньому середовищі, ініціативи та здатності розуміти речі та реагувати на них. Коли людина перебуває в стані високого пробудження, риси її обличчя стають гострішими, мислення спритнішим, а здатність сприймати й розуміти речі сильнішою.

І цей високий ступінь збудження також може допомогти нам краще покращити пам’ять. У стані високого збудження людина може більше зосередитися на отриманих знаннях і краще зберігати в своєму мозку отриманий вміст. У той же час стан високого збудження також може стимулювати життєву силу мислення людей і покращувати глибину та ефект пам'яті.

Тому нам потрібно покращити нашу обізнаність і пам’ять за допомогою низки методів. Перш за все, нам потрібно звернути увагу на достатній час сну, щоб не вплинути на наше сприйняття та розуміння через надмірну втому. По-друге, нам також потрібно регулярно активувати наш мозок і підвищувати життєздатність нашого мислення за допомогою читання, мислення тощо. Нарешті, нам також потрібно приділяти більше уваги змінам у навколишньому середовищі в нашому житті, а також навчатися та піддаватися якомога більшій кількості нових речі, щоб покращити наші здібності до пробудження та пам’яті.

Одним словом, зв'язок між активним збудженням і пам'яттю є тісним і необхідним. Ми повинні продовжувати бути позитивними, підтримувати хороші життєві звички, постійно займатися спортом і випробувати себе, щоб покращити наше збудження та пам’ять, щоб краще реагувати на виклики та можливості життя. Можна побачити, що нам потрібно покращити пам’ять, і Cistanche deserticola може значно покращити пам’ять, оскільки Cistanche deserticola є традиційним китайським лікарським матеріалом, який має багато унікальних ефектів, одним із яких є покращення пам’яті. Ефективність м’ясного фаршу пов’язана з різними активними інгредієнтами, які він містить, включаючи кислоти, полісахариди, флавоноїди тощо. Ці інгредієнти можуть сприяти здоров’ю мозку різними способами.

Натисніть Знати, щоб покращити короткочасну пам'ять

Post hoc t-тести показали значно покращену продуктивність у групі сну для меморандумів, пов’язаних зі схемою, t(28)=3.65, p=0.001, порівняно зі значним розпадом у групі активного стану та неспання , t(23)=2.83, p=0.008 (Малюнок 3).

Був значний основний ефект сну, де спостерігалася краща продуктивність пам’яті після сну порівняно з активним неспанням, F(1,51)=5.96, p=0.018, η p{{{6 }}.105. Як і очікувалося, ми також спостерігали значний основний ефект схеми незалежно від стану сну, F(1,51)=34.53, p <.001 η p2=0.404.

Вплив сну на керовану схемою реляційну пам’ять і висновок (12-година після навчання)

Результати продуктивності пам’яті для реляційної пам’яті (сусідні пари) і логічного висновку (несуміжні пари) відображені на малюнку 4. Змішаний дисперсійний аналіз для дослідження змін продуктивності пам’яті з вивченням схеми (схема, без схеми) і типом пари (суміжний, висновок) як факторами всередині учасників та умовою консолідації (сон, неспання) як фактором між учасниками, виявлено значні основні ефекти сну, F(1,51)=7.38, p=.009,η p2=0.126, а також значну умову консолідації за взаємодією схеми, де пов’язана зі схемою пам’ять краще збереглася в групі сну, F(1,51)=4.95, p=0.031, η p2=0.088.

Крім того, ми виявили значний основний ефект типу пари, що свідчить про більші переваги пам’яті для пар висновків після інтервалу сон–неспання, F(1,51)=6.924, p=0.011, η п2=0.120. Зокрема, найбільше покращення було помічено в групі сну для пар висновків, вбудованих у вихідну схему, t(51)=2.737, p=0.009. Дивіться Додаткові матеріали для дослідницького аналізу потенційних проактивних перешкод (Додаткові малюнки 5 і 6).

Тест на запам'ятовування ієрархії

Існував значний стан (сон, неспання) через взаємодію вивчення схеми (схема, без схеми), F(1,51)=6.248, p=0.016, ηp{{{7} }.109, що вказує на те, що сплячий режим переважно захищає пам’ять, пов’язану зі схемою (рис. 5).

Подальші тести показали значне зменшення кількості помилок у наборі схем у групі сну порівняно з активним пробудженням, t(51)=4.181, p < 0.001. Було також значне зменшення кількості помилок у схемі порівняно з набором без схеми, яке спостерігалося лише в групі сну, t(28)=2.460, p=0.020.

Порівняння поведінкових результатів через 24-годину та12-годину після навчання

Змішаний дисперсійний аналіз для дослідження змін у продуктивності пам’яті в усіх сеансах із вивченням схеми (схема, без схеми) та тестовим сеансом (12 і 24 години) як факторами для учасників, а також умовою консолідації (сон, неспання) між ними. -фактор учасників, показав тенденцію до кращої продуктивності в групі сну, F(1,51)=3.424, p > 0.070, η p2=0.063, і тенденція для схеми за взаємодією сну, F(1,51)=3.559, p > 0.065, ηp2 < 0.065, без інших значущих основних ефектів або взаємодій (рис. 6A).

Той самий змішаний аналіз ANOVA для дослідження помилок пригадування дав подібні результати без істотних основних ефектів стану сну та без значної схеми взаємодії сну протягом 24 годин, F(1,51) < 1,878, p > 0177, η p2 < 0,070 (Малюнок 6B).

Поведінкові асоціації з макро- та мікроструктурою сну

Вища перевага пам’яті, пов’язана зі схемою, була пов’язана зі збільшенням швидкої щільності шпинделя, особливо під час N2, r(26)=0.489,p=0.011. Більше того, більш висока щільність веретена в N2 була значно пов’язана зі зменшенням числа в тесті на відкликання ієрархії, r(26)=−0,540, p=0,006 (Рис. 7).

Виграш схеми за одну ніч у невеликій кількості пар висновків був пов’язаний із кількістю отриманого сну SWS, r(26)=0.478, p=0.013, і величиною SWA/SWE, r(26) Більше або дорівнює 0.537, p Менше або дорівнює 0,005.

За винятком цієї специфічної кореляції, жодних значущих кореляцій із загальними перевагами пам’яті, керованої схемою, та реляційної пам’яті не було виявлено з вимірюванням повільного сну. Подібним чином не було виявлено значущих зв’язків з іншими стадіями сну, r(26) Менше або дорівнює 0.375, p Більше або дорівнює 0.131. Архітектура сну та характеристики веретена, виміряні за допомогою полісомнографії, наведені в таблиці 2.

Обговорення

Наші результати показують, що сон підтримує консолідацію пам’яті, пов’язаної зі схемами. Сон протягом ночі був пов’язаний з надзвичайною користю для консолідації нових меморандумів, пов’язаних із схемою, порівняно з умовою активного пробудження, особливо для несуміжних пар висновків.

Для отримання цих меморандумів потрібен доступ до неявної, ієрархічно організованої інформації. Вища щільність веретена під час сну після навчання була пов’язана з меншою кількістю помилок у тесті на пригадування ієрархії, а висока щільність веретена передбачала покращені переваги пам’яті, керованої схемою протягом ночі. Цікаво, що перевага сну після навчання на продуктивності пам’яті зменшилася через 24 години після початкового навчання.

Згідно з попередніми дослідженнями, ми виявили покращені спогади, пов’язані зі схемами, протягом ночі сну порівняно з днем ​​активного неспання [22, 23, 38–44]. Ми також спостерігали тенденцію до покращення пам’яті, пов’язаної зі схемою, у 24-тесті із затримкою на годину після нічного сну в групі неспання, що свідчить про те, що додаткова консолідація могла відбутися під час другої ночі сну після навчання.

Цей висновок збігається з нещодавніми висновками про те, що переваги сну після навчання зменшуються протягом 24 годин [24, 45]. Крім того, це спостереження узгоджується з дослідженням Шенауера та його колег, які припускають, що гіпокамп може служити тимчасовим буфером для закодованої інформації, отриманої під час тривалих періодів неспання, і що консолідація системи все ще може відбуватися під час наступних можливостей сну [46].

Це могло б пояснити, чому спочатку спостережувана перевага продуктивності пам’яті зменшилася під час сну порівняно з групою неспання, оскільки учасники групи неспання мали можливість спати вночі через 24 години.

На перший погляд, нинішнє відкриття суперечить нашому попередньому дослідженню, яке виявило, що переваги спогадів, пов’язаних зі схемою сну після навчання, можна продовжити щонайменше на два тижні [40]. Однак ключова відмінність між цими дослідженнями полягає в тому, що в першому кілька етапів повторного дослідження пошуку та повторне тестування могли підсилити нейронні репрезентації меморандумів. Зокрема, потужність практики пошуку та ефект тестування на консолідацію спогадів була підкреслена серією досліджень як потужний метод навчання [47, 48], особливо коли вільне пригадування використовується подібно до нашої парадигми [49].

Ще одне недавнє дослідження може суперечити нинішнім висновкам. Ештон і його колеги виявили, що сон підсилює схематично неконгруентні, а не конгруентні спогади [24]. Однак «парадигмі схемного навчання», яка використовується в цьому дослідженні, не вистачає суттєвих характеристик, таких як структура асоціативної мережі, що перекривається, адаптованість, розвиток у кількох епізодах і, зокрема, полегшення висновку [18, 28, 50].

Більше того, повідомляється, що завдання на основі розпізнавання сприяють умові відсутності схеми через ефект новизни, тоді як завдання на основі пригадування, подібні використаному тут, мають тенденцію виявляти переваги схеми [18, 19]. Нарешті, неконгруентні стимули, які є дуже неконгруентні можуть принести користь своєю новизною [51].

Ми виявили, що вища щільність швидкого шпинделя, зокрема, передбачила кращу продуктивність у наборі, пов’язаному зі схемою. Згідно з цими висновками, попередні знання вважаються важливою передумовою для успішної реактивації пам’яті, і було показано, що веретена сну відіграють активну роль у цьому процесі [44]. Підвищена активність веретена пов’язана з вищою реактивацією пам’яті та кращою інтеграцією пам’яті в попередні структури знань, а також із прискореним роз’єднанням спогадів із мереж гіпокампу [22].

Наші abSchema особливо полегшують нашу здатність робити висновки. Завдяки перекриваючим слідам пам’яті та активованим структурам базових знань схеми починають збагачувати поточний досвід логічними висновками.

Всупереч нашим очікуванням, ми виявили обмежену підтримку ролі повільного сну в консолідації пам’яті, пов’язаної зі схемою. Вимірювання SWS було суттєво пов’язане лише з нічним приростом продуктивності висновків і не передбачало загальну продуктивність і реляційну пам’ять як у комп’ютерному тесті, так і в тесті на пригадування ієрархії. Хоча ці дослідницькі висновки надають спекулятивні докази того, що SWS може полегшити висновок, важливо зазначити, що ці ефекти можуть бути відтворені лише за певних граничних умов.

Цей висновок узгоджується з нещодавньою публікацією March et al. що підкреслило потенційну роль шпинделів сну, а не SWS в інтеграції пам’яті, пов’язаної зі схемою [52]. Нещодавня робота також поставила під сумнів надійність переваг пам’яті вимірювань SWS, припускаючи, що зареєстровані зв’язки SWS і продуктивності пам’яті можуть бути завищеними [53, 54], і їх неможливо відтворити у дослідженнях порівняно невеликого розміру вибірки з низькою статистичною потужністю [55].

У зв’язку з цим і стосовно цих зв’язків із логічним висновком Верчан і Гомес показали, що попередні висновки про покращену нічну ефективність транзитивного логічного висновку можуть бути відтворені лише тоді, коли учасники проходили навчання з підкріпленням, а не з іншими умовами навчання [15].

Тим не менш, логічні висновки в контексті трансформації схем можуть виграти від додаткових синергічних ефектів, пов’язаних із повільним сном, а також від успішного відтворення слідів пам’яті, що перекриваються [56, 57]. Необхідні додаткові дослідження для визначення точної функції сну та передбачуваних нейрокогнітивних процесів, залучених до транзитивного висновку та гнучкого перетворення схематичних структур знань.

Ми не виявили жодних значущих кореляцій між продуктивністю пам’яті, пов’язаною зі схемою, та іншими стадіями сну. Роль швидкого сну у висновках, пов’язаних із схемами, та консолідації пам’яті залишається неоднозначною, оскільки деякі повідомляють, що вилучення прихованих закономірностей приносить переваги SWS, а не швидкому сну [58–60], тоді як інші вважають протилежне [23].

Ці спостережувані розбіжності можна частково пояснити різноманітною природою схематичного знання та великими відмінностями в парадигмах навчання на основі схем. Зокрема, всупереч нашій парадигмі, завдання Дарранта та ін. було зосереджено на схемі тональності, яка є менш узагальнюваною та не включала аспекти висновку та динамічної адаптивності [28, 56]. Це також може стосуватися інших суперечливих результатів досліджень, у яких використовувалися різні парадигми схемного навчання, які не включали істотні характеристики схеми, як обговорювалося раніше.

Обмеження та майбутні напрямки

По-перше, незважаючи на повідомлення про переваги навчання на основі схем у дітей [61] і молодих дорослих [22, 42], які залежать від сну; Слід бути обережними, перш ніж узагальнювати наші висновки щодо підлітків на дорослих. Схоже, що сон і структура мозку в підлітковому віці взаємопов’язані [62]. Було задокументовано, що сіра речовина кори та повільна активність сну (SWA) зменшуються в підлітковому віці разом із дозріванням когнітивних функцій [63, 64]. Варто зауважити, що аналізи з поправкою на вік у поточному дослідженні дали ті самі результати, оскільки більшість цих змін нервового розвитку відбуваються до 15 років, і ми не мали широкого вікового діапазону в нашій вибірці.

По-друге, хоча ми показали, що веретена сну можуть відігравати певну роль у консолідації та трансформації нещодавно отриманих схем [40], залишається багато відкритих питань. Наприклад, який точний процес модифікує або переглядає існуючі знання в корі головного мозку, і як веретена сну забезпечують цей гнучкий процес оновлення схеми? [65] Крім того, як нещодавно було показано, явища, пов’язані з відтворенням, можуть бути присутніми в періоди спокою та неспання, що може надавати подібні переваги консолідації та трансформації спогадів [66, 67]. У зв’язку з цим вплив кількох циклів нічного сну та неспання на трансформацію схематичних структур знань ще належить повністю дослідити. Зокрема, основні нейронні механізми в динамічній трансформації схем під час автономних періодів сну або неспання є цікавим дослідницьким питанням, яке буде досліджено в майбутніх дослідженнях [68].

Нарешті, використовувалися лише центральні електроди, що, можливо, обмежило нашу здатність виявляти повільні веретена, які в основному присутні у фронтальних областях, у той час як вони були чутливими до виявлення швидких веретен, які переважно поширені в центрально-тім’яних областях [69, 70]. Незважаючи на це обмеження, наші висновки узгоджуються з попередніми роботами з вивчення характеристик веретена у підлітків з використанням електродів C3 і C4 [31, 71, 72].

Висновки

Нічний сон із вищою щільністю веретена, здається, надає перевагу продуктивності для меморандумів, пов’язаних із схемою, порівняно з еквівалентною тривалістю неспання. Однак ця перевага в продуктивності в групі сну зменшилася протягом 24 годин, можливо, через затримку консолідації від наступного нічного сну в групі неспання.

Додатковий матеріал

Додаткові матеріали доступні на SLEEP Advances онлайн.

Фінансування

Ця робота була підтримана премією STaR Investigator Award від Національної ради медичних досліджень Сінгапуру (NMRC/STaR/19травень-0001), присудженою доктору Чі, коштами підтримки, наданими Школою медицини Йонг Лу Лін, а також Lee Foundation.

Подяки

Ми хотіли б висловити подяку Кіану Ф. Вонгу, ТеЯнгЛау, Шамсулу Азріну Джамалуддіну та Джесісці Танді за їх цінну допомогу в кодуванні стимулів і проведенні експериментів. Крім того, ми висловлюємо нашу вдячність дослідницькому персоналу Центру сну та когнітивних функцій за допомогу у зборі даних. Ця робота була виконана в Центрі сну та пізнання Медичної школи Йонг Лу Ліна Національного університету Сінгапуру, Сінгапур.

Внесок автора

Хосейн Агаян Голкашані (концептуалізація, методологія, формальний аналіз, візуалізація, написання – підготовка оригінальної чернетки), Шохре Горбані (підготовка даних, формальний аналіз, візуалізація, програмне забезпечення, написання – огляд і редагування), Рут Л.Ф.Леонг (методологія, написання – огляд і редагування ), Джу Лінн Онг (формальний аналіз, написання – рецензування та редагування), Майкл В. Л. Чі (керівництво, методологія, написання – рецензування та редагування, придбання фінансування).

Заяви про розкриття інформації

Розкриття фінансової інформації: фінансових конфліктів інтересів немає. Розкриття нефінансової інформації: Майкл Чі та Джу Лінн Онг мають патент на структуру оцінки Z3-.

Доступність даних

Дані та аналітичні сценарії, використані в цій публікації, доступні за розумним запитом.

Список літератури

1. Rasch B, Born J. Про роль сну в пам'яті. Physiol Rev.2013;93(2):681–766. doi: 10.1152/physrev.00032.2012

2. Клінзінг Дж.Г., Нітхард Н., Борн Дж. Механізми системної консолідації пам'яті під час сну. Nat Neurosci. 2019;22(10):1598–1610.doi: 10.1038/s41593-019-0467-3

3. Дудай Ю., Карні А., Борн Дж. Консолідація та трансформація пам'яті. нейрон. 2015;88(1):20–32. doi: 10.1016/j.neuron.2015.09.004

4. Леонг RLF, Чі MWL. Розуміння необхідності сну для покращення пізнання. Annu Rev Psychol. 2023;74:27-57. doi: 10.1146/annurev-psych-032620-034127

5. Маннеллі А, Даймонд С. Узагальнення та інтеграція реляційної пам’яті в задачі транзитивного логічного висновку з і без інструктованого усвідомлення. Neurobiol Learn Mem. 2014;109:169–177.doi: 10.1016/j.nlm.2014.01.004

6. Монаган П., Сіо У.Н., Лау С.В., Ву Х.К., Лінкенаугер С.А., Ормерод Т.К. Сон сприяє аналогічному переносу у вирішенні проблем. Пізнання. 2015;143:25-30. doi: 10.1016/j.cognition.2015.06.005

7. Льюїс П. А., Даррант С. Дж. Повторне відтворення пам’яті під час сну створює когнітивні схеми. Тенденції Cogn Sci. 2011;15(8):343–351.doi: 10.1016/j.tics.2011.06.004

8. Робін Дж, Москович М. Деталі, суть і схема: гіпокампально-неокортикальні взаємодії, що лежать в основі нещодавньої та віддаленої епізодичної та просторової пам’яті. Curr Opin Behav Sci. 2017;17:114–123. doi:10.1016/j.cobeha.2017.07.016

9. Донлеа Дж.М. Ролі для сну на пам'ять: інсайти з літа. CurrOpin Neurobiol. 2019;54:120-126. doi: 10.1016/j.conb.2018.10.006

10. Стікголд Р, Уокер М.П. Сортування пам’яті, залежне від сну: розвивається узагальнення за допомогою вибіркової обробки. Nat Neurosci.2013;16(2):139–145. doi: 10.1038/nn.3303

11. Feld GB, Born J. Скульптурування пам'яті під час сну: одночасне укріплення та забування. Curr Opin Neurobiol. 2017;44:20–27.doi: 10.1016/j.conb.2017.02.012

12. Дженкінс Дж.Г., Далленбах К.М. Запам'ятіння під час сну та неспання. Am J Psychol. 1924; 35 (4): 605–612. doi: 10.2307/1414040

For more information:1950477648nn@gmail.com