Роль сну та неспання в розпізнаванні емоційних картинок. Частина 1

Резюме

Сон благотворно впливає на зміцнення пам'яті. Однак його роль в емоційній пам'яті зараз обговорюється. Тут ми досліджуємо роль сну та аналогічного періоду неспання на розпізнавання емоційних картин і суб’єктивну емоційну реакцію. Сорок учасників без будь-яких серйозних фізичних, неврологічних чи психологічних розладів були випадковим чином розподілені до першої групи «Сон» або «Пробудження». Дві групи пройшли фазу кодування завдання емоційних зображень із негативними та нейтральними зображеннями о 09:00 годин (перша група пробудження) або 21:00 годин (перша група сну). Потім учасники виконали тест негайного розпізнавання (T1) і два відкладені тести через 12 годин (T2) і 24 години (T3).

Зв'язок між сном і пам'яттю привернув багато уваги. Сон є важливою частиною пам'яті. Сон не тільки допомагає людям покращити пам’ять, але також сприяє консолідації та зміцненню пам’яті, тим самим покращуючи мову, математику та інтелектуальні здібності.

Поки тіло відпочиває, сон також допомагає людям закріпити та зміцнити спогади. Під час сну мозок відтворює досвід та інформацію, яку ми отримали протягом дня, таку як засвоєні знання, пам’ять мови, емоційний досвід тощо. Цей процес називається «відкликання пам’яті».

Під час глибокого сну мозок переносить пам'ять в зону довгострокової пам'яті, де пам'ять зберігається протягом тривалого часу. Тому сон може допомогти нам закріпити набуті знання та досвід, а також покращити мовні, математичні та інтелектуальні здібності. Крім того, хороший сон також може допомогти нам краще запам’ятовувати нову інформацію, особливо під час навчання та дослідження, повноцінний сон стане для нас важливою умовою.

Коли ми недосипаємо, це впливає на пам’ять, і, хоча ми можемо зберігати деяку інформацію, наша продуктивність протягом тривалого періоду буде слабшою для зберігання та консолідації. Тому дотримання хороших звичок до сну дуже допоможе покращити нашу пам’ять.

Нарешті, нагадуємо, що підтримувати хороші звички до сну не означає довго спати або спати більше разів протягом дня. Правильні звички сну повинні полягати в тому, щоб забезпечити достатній сон, забезпечити повне використання глибокого сну протягом зазначеного часу, а також забезпечити нормальну роботу фізичного здоров’я та пам’яті. Видно, що нам потрібно вдосконалювати пам'ять. Цистанхе може значно покращити пам'ять, оскільки цистанхе також може регулювати баланс нейромедіаторів, наприклад підвищувати рівень ацетилхоліну та факторів росту. Ці речовини дуже важливі для пам'яті та навчання. Крім того, м’ясо може також покращити кровообіг і сприяти доставці кисню, що може гарантувати, що мозок отримує достатню кількість живлення та енергії, тим самим покращуючи життєздатність і витривалість мозку.

Клацніть «Знай, як покращити короткочасну пам’ять».

Сприйняті збудження та рівні валентності були зібрані для кожного зображення. Параметри сну реєстрували вдома в учасників за допомогою портативного пристрою. На T1 відмінностей не спостерігалося, тоді як на T2 група Sleep First показала вищу продуктивність пам’яті, ніж Wake First Group. На T3 продуктивність знизилася в першій групі сну (які провели попередні 12 годин неспання), але не в першій групі пробудження (яка спала останні 12 годин). Загалом, негативні зображення запам'ятовувалися краще, ніж нейтральні.

Ми також спостерігали позитивний зв’язок між продуктивністю пам’яті для негативних елементів під час безпосереднього тестування та відсотком швидких рухів очей у ніч перед кодуванням. Наші дані підтверджують, що негативна інформація з часом запам’ятовується краще, ніж нейтральна, і що сон сприяє збереженню декларативних знань. Проте відпочинок, схоже, не покращує емоційну пам’ять, хоча може впливати на кодування негативних новин.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

Збудження, емоційна пам'ять, тест на розпізнавання, швидкий рух очей сон, період утримання, валентність.

1|ВСТУП

З моменту першої згадки про «ефект сну», який стосується здатності сну посилювати пригадування декларативних спогадів (Jenkins & Dallenbach, 1924), послідовне дослідження сну було зосереджено на його ролі в консолідації пам’яті, що веде до до розробки кількох теоретичних моделей (Born & Wilhelm, 2012; Genzel, Kroes, Dresler, & Battaglia, 2014; Tononi & Cirelli, 2006).

Наприклад, згідно з гіпотезою синаптичного масштабування (Tononi & Cirelli, 2006), повільний сон сприяє зниженню синаптичної сили, щоб оптимізувати збереження пам’яті та полегшити послідовне навчання. З іншого боку, гіпотеза активної консолідації системи (Born & Wilhelm, 2012) стверджує, що інформація, закодована під час неспання, піддається процесу реактивації та реорганізації під час сну, головним чином за участю мереж гіпокампа та неокортикальних мереж.

Однак довгий час сон і пам'ять досліджувалися без урахування можливого внеску емоційного досвіду. Тим не менш, було продемонстровано, що емоції та викликані емоціями стани (наприклад, настрій) можуть мати великий вплив на більшість функцій мозку та тіла, включаючи формування та збереження пам’яті (Coughlin Della Selva, 2006; LaBar & Cabeza, 2006; McGaugh, 2004). ).

Нещодавно, враховуючи послідовні висновки про зв’язок розладів настрою зі зміненим режимом сну, дослідники почали досліджувати взаємозв’язок між сном, емоційною пам’яттю та афективною регуляцією (для повного огляду цих тем див. Walker, 2009). Деякі дані свідчать про те, що сон переважно покращує пам’ять на емоційні, а не на нейтральні стимули (Hu, Stylos-Allan, & Walker, 2006; Wagner, Gais, & Born, 2001).

Зокрема, негативно валентна інформація, здається, більш стійка до забування, оскільки часто запам’ятовується краще, ніж позитивний або нейтральний матеріал після періоду депривації сну (Tempesta et al., 2016; Walker, 2009). Деякі дослідження були зосереджені на зв’язку між емоційною пам’яттю та швидким сном (REM). Зосередженість на REM виправдана його унікальною фізіологією та доказами, що пов’язують вибіркову депривацію REM із порушенням кодування емоційних стимулів і зміненою емоційною реактивністю (Goldstein & Walker, 2014; Walker & van Der Helm, 2009).

Швидкий сон характеризується активацією тих ділянок головного мозку, які беруть участь у навчанні страху та більш широких формах емоційної обробки під час неспання, таких як мигдалеподібне тіло, передня поясна кора, енторинальна кора, вентромедіальна префронтальна кора та гіпокамп (Tempesta, Socci). , Де Дженнаро та Феррара, 2018). Його унікальне нейрохімічне середовище характеризується зниженою концентрацією моноамінів (наприклад, адреналіну та норадреналіну) та підвищеною концентрацією ацетилхоліну. Хоча обидва нейромодулятори залучені до синаптичної пластичності та консолідації пам’яті, вважається, що відсутність моноамінів під час швидкого сну дозволяє реактивувати емоційні аспекти спогадів без пов’язаної з ними фізіологічної активації (Walker & van Der Helm, 2009).

У той же час вважається, що холінергічна передача відіграє вирішальну роль у когнітивній діяльності високого рівня, наприклад процесах навчання та пам’яті (Diekelmann & Born, 2010; Teber et al., 2004). Крім того, на електроенцефалограмі (ЕЕГ) під час швидкого сну переважає тета-діапазон, який, як вважають, пов’язаний із консолідацією інформації, отриманої протягом дня (Hutchison & Rathore, 2015). Враховуючи ці особливі характеристики, добре відома теоретична модель, представлена ​​Уокером і ван дер Хельмом (2009), пропонує можливу роль швидкого сну в підтримці процесів емоційної регуляції шляхом зміцнення помітних репрезентацій пам’яті при поступовому зниженні їх афективного тону з часом.

Тим не менш, ці гіпотетичні функції залишаються обговореними серед вчених, які, здається, не можуть знайти чіткої згоди щодо можливих механізмів, що пов’язують сон із консолідацією пам’яті та емоційною обробкою (Lipinska, Stuart, Thomas, Baldwin, & Bolinger, 2019). Серед багатьох питань, які залишаються без відповіді, досі неясно, яку частину «ефекту сну» можна пояснити зменшенням перешкод під час сну (тобто безперервним потоком нової сенсорної та когнітивної інформації, яка постійно обробляється мозком під час неспання; Jenkins & Dallenbach, 1924) або може бути віднесено до активних механізмів, що підтримують винятково сон, що підтримує консолідацію пам’яті (Benson & Feinberg, 1977).

Крім того, роль швидкого сну в емоційній регуляції та консолідації емоційної пам’яті була підтверджена в деяких дослідженнях (Hu et al., 2006; Van Der Helm et al., 2011; Wagner et al., 2001), але не в інших ( Баран, Пейс-Шотт, Еріксон і Спенсер, 2012; Челліні, Торре, Стеганьо і Сарло, 2016; Грох, Вільгельм, Дікельман і Борн, 2013). Однак деякі з цих результатів можуть бути частково зміщені через методологічні відмінності в дослідженнях: наприклад, парадигми вибіркової депривації сну та режиму «розділених ночей» часто дають несумісні результати, хоча й широко застосовуються для дослідження окремого внеску швидкого та не швидкого сну на консолідація пам’яті (Wagner et al., 2001; Wagner, Fischer, & Born, 2002).

Крім того, хоча дослідження депривації запропонували значний внесок у вплив сну на емоційну переробку (Tempesta et al., 2016), їхні спостереження обмежуються наслідками втрати сну (часткової чи повної), але не дозволяють оцінити безпосередню внесок певних параметрів сну в процеси пам'яті. Інші дослідники отримали значні результати завдяки використанню парадигм денного сну (Cellini et al., 2016; Nishida & Walker, 2007), хоча цей тип експериментального плану не дає змоги дослідити вплив цілодобового сну на консолідацію емоційної пам’яті та емоційна реактивність.

Крім того, хоча вплив сну на консолідацію емоційної пам’яті вже досліджено за допомогою 1-тижневого лонгітюдного плану, що демонструє негативний зв’язок між ефективністю сну та негативним розрізненням картин (Cellini, Mercurio, & Sarlo, 2019), моніторинг кількох послідовних ночей із точністю, подібною до полісомнографії (PSG), для цієї мети ще не досягнуто.

Нарешті, хоча сон широко вивчався для консолідації пам’яті, набагато менше інтересу було спрямовано на його вплив на кодування емоційної інформації, за винятком досліджень депривації (Kaida, Niki, & Born, 2015).

Виходячи з цієї теоретичної основи, ми провели дослідження, щоб оцінити окремі ролі сну та неспання на консолідацію емоційної пам’яті протягом 24 годин.

Зокрема, ми використали задачу розпізнавання емоційних образів і портативний трекер сну, щоб (i) дослідити вплив нічного сну порівняно з рівним періодом денного неспання на суб’єктивну емоційну реактивність і продуктивність пам’яті; (ii) визначити, чи позитивний вплив сну на консолідацію пам'яті залишається стабільним після наступного періоду неспання; і (iii) дослідити вплив нічного сну на кодування емоційної інформації.

2|МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

2.1|Учасники

У цьому дослідженні взяли участь 40 учасників віком від 18 до 34 років (17 M, 23 F; середній вік ± стандартне відхилення=23.575 ± 3,161), які не мали серйозних фізичних, неврологічних або психологічних захворювань. Учасники були випадковим чином розподілені до групи «Спочатку сон» (SF; 8 M, 12 F) або групи «Wake First» (WF; 9 M, 11 F), що передбачало дві різні умови експерименту. Усі учасники дали інформовану згоду. Протокол дослідження був затверджений місцевим комітетом з етики.

2.2|Стимули і завдання

Нейтральні та емоційні образи (N=180) були вибрані з бази даних EmoMadrid (Carretié, Tapia, Lopez-Martín, & Albert, 2019), уже підтверджені для афективного дослідження та додатково перевірені на пілотній вибірці студентів із Падуї Університет повинен підтвердити його валідність в італійській вибірці (N=20; пілотні дані не будуть представлені в цьому рукописі). Кожне зображення в базі даних містить серію параметрів, включаючи значення валентності та збудження, виражені за 5-бальною шкалою Лайкерта в діапазоні від 2 (дуже негативний/дуже спокійний) до +2 (дуже позитивний/дуже збудливий) ).

Причина, чому EmoMadrid було обрано замість більш популярної Міжнародної системи афективних зображень (IAPS; Lang, Bradley, & Cuthbert, 2008), полягає в тому, що, хоча остання широко використовується для афективних досліджень, вона створює деякі серйозні проблеми щодо застарілості деяких зображень. та їхнє культурно-географічне походження, яке здебільшого репрезентує США (Carretié et al., 2019; Henrich, Heine, & Norenzayan, 2010).

Експериментальне завдання включало фазу кодування та три тести пам’яті (T1, T2, T3), усі з яких були створені за допомогою програмного забезпечення PsychoPy (Peirce та ін., 2019). Набір кодування включав 90 зображень (45 негативів + 45 нейтральних). Під час кодування кожне зображення відображалося на екрані протягом 2 секунд, після чого учасників попросили повідомити про їхні оцінки валентності та збудження.

Тести пам’яті включали 6{{10}} зображень кожне, 30 з яких (15 негативних + 15 нейтральних) уже було показано під час фази кодування, а інші 3{{ 21}} (15 негативних + 15 нейтральних) були новими. Усі тестові набори були створені, щоб збалансувати тематичний вміст (кожний набір включав однакову кількість зображень, що зображують тварин, людей, ландшафти та об’єкти) та рівні збудження/валентності (середнє значення негативної валентності ± стандартне відхилення=1,38 ± {{23} },08; Середнє значення негативного збудження ± стандартне відхилення = 1,13 ± 0,04; Середнє значення нейтральної валентності ± стандартне відхилення=0,16 ± 0,06; Середнє значення нейтрального збудження ± стандартне відхилення=0,03 ± 0,10 ). Кожне зображення з’являлося на екрані протягом 2 секунд, після чого учасників попросили відповісти, чи бачили вони його вже під час кодування чи ні, і повідомити про свої оцінки валентності та збудження.

Ефективність пам'яті оцінювалася через d-простий індекс. Зокрема, ми обчислили частоту звернень (HR; частка старих зображень, правильно визначених як «уже побачені») і частоту помилкових тривог (FAR; частка нових зображень, помилково визначених як «вже побачені»). З цих двох індексів, відповідно до теорії виявлення сигналу (Macmillan & Creelman, 2004), ми розрахували індекс дискримінації d-prime як різницю між HR і FAR z-балами, використовуючи формулу d-prime=zHR zFAR . Для d-prime, HR і FAR ми також обчислили зміну продуктивності пам’яті між T2 і T1 як T2score/T1score*100 і зміну продуктивності пам’яті між T3 і T2 як T3score/T2score*100.

2.3|Пристрій моніторингу сну

Відстежували нічний сон за допомогою наголовника Dreem Headband (DH; Dreem SAS, Париж), переносного пристрою, який було перевірено як портативну альтернативу PSG (Arnal та ін., 2020). Наголів’я постачається з різними датчиками, включаючи п’ять сухих електродів (O1, O2, FpZ, F7, F8), які дають сім біполярних відведень ЕЕГ (FpZ–O1, FpZ–O2, FpZ–F7, F8–F7, F7–01, F8–O2). , FpZ–F8), 3D-акселерометр для вимірювання частоти дихання та відстеження рухів і положень, а також пульсоксиметр для вимірювання частоти серцевих скорочень. DH може збирати та зберігати фізіологічні показники в режимі реального часу протягом ночі; необроблені записані дані доступні в спеціальному хмарному сервісі. DH використовує підтверджену автоматичну оцінку сну, щоб забезпечити класичні показники сну (наприклад, тривалість сну, час, проведений у різних стадіях сну).

2.4|Процедура

Вся процедура тривала 3 дні для кожного учасника (рис. 1), з різним розподілом завдань для SF і WF. Кожен учасник отримав детальні усні та письмові інструкції щодо запису ночей сну та виконання експериментальних завдань.

У перший день усім учасникам було запропоновано заповнити серію онлайн-анкет для отримання основних демографічних даних (вік, стать, професія), перевірити наявність тривожних або депресивних симптомів за допомогою лікарняної шкали тривоги та депресії (HADS; Zigmond & Snaith). , 1983), досліджувати глобальну якість сну за допомогою Піттсбурзького індексу якості сну (PSQI; Buysse, Reynolds III, Monk, Berman, & Kupfer, 1989), а також циркадні переваги за допомогою ультракороткої версії Мюнхенського опитувальника ChronoType (MCTQ; Ghotbi et al.). ., 2020) і скорочену версію опитувальника «Ранок–вечір» (MEQ-r; Natale, Esposito, Martoni, & Fabbri, 2006), а також для запису першої ночі сну.

Починаючи з другого дня, інструкції змінювалися залежно від експериментальних умов: для WF початкове навчання (кодування) відбувалося о 09:00 ± 1:00 годин, після чого негайний тест пам’яті ( T1), а другий тест (T2) потрібно було завершити о 21:00 ± 1:00 годин.

Після цього учасники мали записати другу ніч сну та пройти останній тест пам’яті (T3) о 09:00 ± 1:00 годин наступного дня. Інструкції для SF були подібними, за винятком того, що експериментальні завдання були зміщені на 12-годинний інтервал, щоб початкове навчання відбувалося безпосередньо перед сном. Таким чином, етап кодування та T1 мали бути завершені о 21:00 ± 1:00 години другого дня, а решта тестів (T2 та T3) були заплановані, відповідно, на 09: 00 ± 1:00 години та 21:00 ± 1:00 години наступного дня, після того, як була зареєстрована друга ніч сну. Щоб запобігти будь-якому ефекту порядку, усі тести були врівноважені між учасниками для загалом шести можливих комбінацій.

Крім того, для кожного завдання порядок показу картинок був рандомізований. Перед кожною експериментальною сесією учасники повинні були заповнити коротку серію анкет, які змінювалися залежно від часу доби. Ранкові опитувальники включали PSQI (Buysse та ін., 1989) для перевірки якості сну, пов’язаної з попередньою ніччю, шкалу Самна-Переллі (Samn & Perelli, 1982) і Стенфордську шкалу сонливості (Hoddes, Zarcone, Smythe, Phillips, & Dement, 1973), щоб, відповідно, дослідити рівні пильності та втоми, тоді як вечірні опитувальники включали лише шкалу Самна-Переллі та Стенфордську шкалу сонливості.

2,5|Статистичний аналіз

Демографічні показники (вік, стать), психологічні параметри та параметри сну двох груп порівнювали за допомогою незалежних t-тестів і χ2 - тестів. Для кожного порівняння ми повідомили d Коена як міру розміру ефекту.

Зміни продуктивності пам’яті під час сеансів тестування аналізувалися за таким планом. По-перше, для кожної змінної, що представляє інтерес, ми провели комплексний змішаний дисперсійний аналіз із тестуванням сеансів (T1, T2, T3) і типу іміджу (негативний, нейтральний) як факторів у межах суб’єктів, а також групи (SF, WF) як між- предметний фактор.

Потім, щоб перевірити першу експериментальну гіпотезу (тобто зниження забування після нічного сну), ми провели змішаний дисперсійний аналіз, використовуючи показники змін від T1 до T2 як залежні змінні, з типом іміджу (негативний, нейтральний) як внутрішньосуб’єктний фактор. і Група (SF, WF) як фактор між предметами. Щоб перевірити нашу другу експериментальну гіпотезу (тобто продуктивність пам’яті після нічного сну залишається стабільною після наступного пробудження), ми провели ще один змішаний дисперсійний аналіз, використовуючи показники змін від T2 до T3 як залежні змінні, тип зображення (негативний, нейтральний) як у межах суб'єктний фактор і група (SF, WF) як міжпредметний фактор.

Щоб оцінити зміни в емоційній реактивності (збудження та валентність), ми провели два окремих комплексних змішаних дисперсійних аналізів із тестуванням сеансів (кодування, T1, T2, T3) і типу образу (негативний, нейтральний) як внутрішні суб’єктні фактори та груповий (SF, WF) як фактор між предметами. Для всіх дисперсійних аналізів ми повідомили η2 p як міру розміру ефекту для основних факторів і взаємодій, а також ми повідомили як про некоригований аналіз, так і про тест Холма, використовуючи d Коена як міру розміру ефекту для пост-гок порівнянь.

Зв’язок між параметрами сну та продуктивністю, а також збудженням і валентністю досліджувався окремо для двох груп за допомогою кореляції Пірсона. Для WF ми досліджували зв’язок між параметрами сну, записаними ввечері перед кодуванням, і цікавими змінними, такими як d-просте число, валентність і оцінки збудження на T1. Для SF ми досліджували зв’язок між параметрами сну, записаними в ніч після кодування, і зміною продуктивності від T1 до T2. Значення p < 0.05 використовувалося як значимий рівень.

Окрім перевірки значущості нульової гіпотези, ми також використовували байєсівську статистику, щоб оцінити ймовірність того, що альтернативна гіпотеза є істинною за даних. Зокрема, ми повідомили про фактор Байєса (BF10), із значеннями більше трьох, що вказують на помірні докази для альтернативної гіпотези (H1), а значення BF10 нижчі за 0.3 помірно що підтверджує нульову гіпотезу (H0; Jarosz & Wiley, 2014). Для дисперсійного аналізу BF10 було обчислено з використанням підходу моделей зі збігом. Усі аналізи проводилися за допомогою JASP версії 0.16.2 (JASP Team, 2022). Дослідження не було попередньо зареєстровано.

МАЛЮНОК 2 (a) Оцінки валентності та (b) збудження як функція типу стимулів (негативні та нейтральні зображення) під час кодування (Enc) і трьох сеансів тестування (T1, T2, T3). Смуги помилок представляють стандартну помилку середнього значення.

For more information:1950477648nn@gmail.com