La perdita di sonno interrompe la firma neurale dell'apprendimento riuscito Parte 2

Materiali e metodi

Partecipanti

Cinquantanove partecipanti (32 femmine, età media ± deviazione standard [SD]=20,10 ± 1,80) sono stati reclutati volontariamente e hanno completato una sessione preliminare (vedere di seguito).

La deviazione standard è una misura statistica della dispersione della distribuzione dei dati. La memoria si riferisce alla capacità del cervello umano di memorizzare informazioni. I due non sembrano avere molta correlazione o connessione, ma c'è una certa connessione tra loro. Diamo un'occhiata insieme.

Innanzitutto dobbiamo sapere che la deviazione standard può riflettere il grado di dispersione della distribuzione dei dati. Vale a dire, se la deviazione standard di un insieme di dati è maggiore, anche il grado di dispersione di questo insieme di dati sarà maggiore, il che significa che la differenza tra i dati sarà maggiore. grande. La memoria richiede una serie di processi come la percezione, la comprensione, la codifica, l'archiviazione e il recupero delle informazioni da parte del cervello. Poiché la memoria richiede che il cervello elabori queste informazioni, se le informazioni stesse sono relativamente discrete, potrebbero portare a prestazioni della memoria insoddisfacenti.

In secondo luogo, la deviazione standard può anche riflettere la stabilità e l’affidabilità dei dati. Se la deviazione standard dei dati è minore, anche la varianza di questo insieme di dati sarà minore e anche la differenza tra i dati sarà minore. In questo caso, l'affidabilità e la stabilità dei dati sono maggiori. Questo dovrebbe anche avere una certa connessione con la memoria. Se una persona ha una buona memoria, la sua capacità di elaborazione delle informazioni dovrebbe essere relativamente stabile, il che significa che sarà più precisa e affidabile nell'elaborazione delle informazioni, quindi la sua memoria sarà relativamente buona.

In sintesi, sebbene la deviazione standard e la memoria non sembrino avere molta correlazione, esiste una certa connessione tra loro. Quando si elaborano le informazioni, se i dati sono troppo discreti, è facile che le informazioni vadano perse e dimenticate. Se i dati sono più stabili, l'elaborazione delle informazioni sarà più accurata e affidabile, garantendo una migliore protezione della memoria delle persone. Pertanto, dovremmo concentrarci sull’esercizio della nostra memoria e sul miglioramento della stabilità e dell’affidabilità della nostra memoria migliorando le nostre capacità cognitive e di elaborazione delle informazioni.

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Dopo la sessione preliminare, 10 partecipanti sono stati esclusi per non aver soddisfatto il criterio di prestazione e 1 partecipante è stato escluso per non aver soddisfatto il requisito dello studio di essere di madrelingua inglese. Tra coloro che soddisfacevano i criteri di prestazione della sessione preliminare, 18 partecipanti si sono ritirati perché incapaci di impegnarsi nel programma di studio principale.

La nostra dimensione del campione finale era di n=30 partecipanti (17 femmine, età media ± DS, 20,10 ± 1,65), ciascuna delle quali ha completato sia le condizioni di sonno che quelle di deprivazione del sonno (ordine controbilanciato, vedere Fig. 1a). Seguendo le procedure standard nel nostro laboratorio (Ashton et al. 2019; Strachan et al.2020; Harrington, Ashton, Ngo, et al. 2021; Harrington, Ashton, Sankarasubramanian, et al. 2021), ai partecipanti è stato chiesto di astenersi dalla caffeina e dall'alcol rispettivamente per 24 ore e 48 ore prima di ciascuna sessione di studio. I partecipanti non hanno riportato alcuna storia di disturbi del sonno o psichiatrici.

Il consenso informato scritto è stato ottenuto da tutti i partecipanti in linea con i requisiti del Comitato Etico della Ricerca del Dipartimento di Psicologia dell'Università di York. I partecipanti hanno ricevuto un compenso di £ 100 al completamento dello studio.

La potenza statistica è stata calcolata prima della raccolta dei dati utilizzando una dimensione dell'effetto di d=0,56 da Ashton et al.(2020). Questa dimensione dell'effetto è stata derivata da un test a campioni appaiati che confrontava l'oblio dopo una notte di sonno o la privazione totale del sonno. Sulla base di questa dimensione dell'effetto, il nostro campione preregistrato di n=30 partecipanti ha fornito l'83,7% di potenza (alfa=0.05, 2-tailed).

Compiti e stimoli

Compito visuospaziale (vedi Fig. 1b) Un centinaio di immagini di scene neutre sono state prese dall'International Affective Picture System (Langet al. 2005) e dal Nencki Affective Picture System (Marchewka et al. 2014). Queste sono state divise in 2 serie di 50 immagini da utilizzare nelle condizioni di sonno e di privazione del sonno (l'assegnazione del set di immagini alla condizione è stata controbilanciata). Il compito visuospaziale è stato suddiviso in 3 fasi:

Formazione I: visione passiva

Ciascuna delle 50 immagini è stata presentata in una posizione selezionata casualmente su uno sfondo a griglia (tempo di esposizione=3 s, intervallo interstimolo [ISI]=1 s). Ai partecipanti è stato chiesto di provare a memorizzare le posizioni delle immagini per un test successivo. L'ordine di presentazione delle immagini è stato randomizzato.

Formazione II: visione attiva

Ogni immagine appariva al centro della griglia e i partecipanti la spostavano nella posizione in cui credevano fosse apparsa durante la visione passiva. L'immagine è poi riapparsa nella sua posizione corretta per fungere da feedback.

Ciò è continuato finché tutte le immagini non sono state posizionate<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.

Test

La fase di test ha seguito le stesse procedure di un ciclo di visione attiva con l'eccezione che non è stato fornito alcun feedback. Sono stati completati tre test (immediato, ritardato e di follow-up).

Compito di associati accoppiati (vedi Fig. 1c)

Duecento immagini di oggetti naturali e artificiali su sfondo bianco sono state prese da Konkle et al. (2010) e da risorse online. Questi sono stati divisi in 2 serie di 100 oggetti (50 naturali e 50 artificiali) da utilizzare nelle condizioni di sonno e di privazione del sonno (l'assegnazione del set di oggetti alla condizione è stata controbilanciata).

Trecento aggettivi (150 aggettivi per condizione, assegnazione controbilanciata) sono stati presi da Cairney, Guttesen, et al. (2018). All'interno di ciascuna condizione, 100 aggettivi sono stati selezionati casualmente come bersagli e i restanti 50 come elementi decorativi.

Familiarizzazione degli aggettivi

Ciascuno dei 100 aggettivi target è stato presentato per 3 secondi. Ai partecipanti è stato chiesto di valutare quanto spesso avrebbero utilizzato ciascun aggettivo in una conversazione su una scala da 1 a 9 (1=mai, 5=a volte e {{ 6}} spesso) entro altri 4 s (ISI con mirino di fissazione=1.5 s ± 100 ms). L'ordine di presentazione degli aggettivi è stato randomizzato.

Familiarizzazione delle immagini

Ognuna delle 100 immagini (50 oggetti naturali e 50 oggetti artificiali) è stata presentata per 3 secondi. Ai partecipanti è stato chiesto di immaginare se stessi mentre interagivano con ciascun oggetto e quindi di classificarlo come naturale o artificiale entro altri 4 s (ISI con mirino di fissazione=1,5 s ± 100 ms). L'ordine di presentazione delle immagini è stato casuale.

Apprendimento

In ogni prova, ai partecipanti è stato presentato per 4,5 secondi un aggettivo e un'immagine di ciascuna delle precedenti fasi di familiarizzazione. È stato loro chiesto di memorizzare l'abbinamento aggettivo-immagine per un test futuro. Per facilitare l'apprendimento, ai partecipanti è stato chiesto di creare una storia o un'immagine mentale nella loro mente che coinvolgesse l'aggettivo e l'immagine che interagivano per l'intera durata della prova e poi di valutare questa associazione come realistica o bizzarra entro altri 4 secondi.

Un ISI più lungo di 5 s (±100 ms) è stato utilizzato per facilitare l'analisi dei dati EEG acquisiti durante l'apprendimento dell'immagine dell'aggettivo (questo comprendeva una barra di progressione 2- seguita da 3 s di fissazione). L'ordine di abbinamento delle immagini degli aggettivi è stato randomizzato.

Test

Ciascuno dei 150 aggettivi (100 da apprendimento e 50 non visti) è stato presentato per 3 secondi. Ai partecipanti è stato prima chiesto di indicare se l'aggettivo era vecchio o nuovo entro altri 10 secondi. È stato quindi fornito un feedback sull'accuratezza (corretto/errato) per 1 s.

Per le vecchie risposte corrette, ai partecipanti sono state presentate 4 immagini (tutte viste durante l'apprendimento) e gli è stato chiesto di indicare quale immagine era abbinata all'aggettivo entro 10 secondi.

I partecipanti hanno poi valutato quanto erano sicuri della loro risposta su una scala da 1 (non fiducioso) a 4 (molto fiducioso) entro 10 secondi. Per vecchie risposte errate o nuove risposte errate, i partecipanti sono passati immediatamente alla prova successiva (ISI con mirino di fissazione=1,5 s ± 100 ms). L'ordine di presentazione degli aggettivi è stato randomizzato.

Compito di vigilanza psicomotoria

Il compito di vigilanza psicomotoria (PVT) è stato ottenuto da Khitrov et al. (2014) (bhsai.org/downloads/pc-pvt). Ai partecipanti è stato chiesto di rispondere quando un contatore digitale appariva sullo schermo (ISI=2–10 s). I partecipanti hanno ricevuto feedback sui tempi di risposta e il compito è durato 3 minuti.

Procedura

Sessione preliminare

I partecipanti hanno completato una valutazione preliminare della memoria prima di entrare nello studio principale. Hanno imparato 180 coppie di parole semanticamente correlate (ad esempio "Orizzonte-Sole") e sono stati immediatamente testati con una procedura di richiamo suggerita. I partecipanti con un punteggio compreso tra il 50% e il 95% sono stati invitati nuovamente per l'esperimento principale. Ciò ha garantito che i partecipanti difficilmente riuscissero a raggiungere il pavimento o il soffitto nei test visuospaziali e in coppia dello studio principale.

Sessione 1: sera

I partecipanti sono arrivati ​​tra le 20:30 e le 22:00. Nella condizione di sonno (arrivi precedenti), i partecipanti sono stati immediatamente collegati per il monitoraggio EEG durante la notte. I partecipanti hanno iniziato lo studio completando la Stanford Sleepiness Scale (SSS; Hoddes et al. 1973), PVT, e poi le fasi di allenamento e di test immediato del compito visuospaziale.

Intervallo notturno

Nella condizione di sonno, i partecipanti sono andati a letto alle 23:00 circa e sono stati svegliati alle 7:00 circa (ottenendo così circa 8 ore di sonno monitorato dall'EEG). Nella condizione di privazione del sonno, i partecipanti rimanevano svegli tutta la notte sotto la supervisione di un ricercatore. Durante il periodo di privazione del sonno, ai partecipanti veniva offerto un rinfresco e veniva loro permesso di giocare, guardare film o completare i compiti del corso.

Poiché il nostro campione era composto principalmente da studenti universitari e un numero significativo di ore di studio durante il giorno sarebbe andato perso a causa della privazione del sonno notturno, abbiamo scelto di consentire ai partecipanti di completare i corsi per facilitare il reclutamento.

È importante sottolineare che tutte le attività consentite sono state ritenute idonee perché non erano concettualmente legate ai materiali che i partecipanti avevano appreso la sera precedente (ad esempio associazioni oggetto-ubicazione) o che avrebbero imparato la mattina successiva (ad esempio abbinamenti aggettivo-immagine).

Sessione 2: Mattina

I partecipanti alla condizione di deprivazione del sonno erano collegati per il monitoraggio EEG (questo non era necessario per la condizione di sonno poiché gli elettrodi erano già stati attaccati la notte precedente). I partecipanti hanno quindi completato un altro ciclo di SSS e PVT e un altro test visuospaziale (ritardato).

Successivamente, i partecipanti hanno svolto le fasi di familiarizzazione del compito degli associati in coppia prima di completare la fase di apprendimento degli associati in coppia con il monitoraggio EEG. Ai partecipanti non è stata fornita alcuna istruzione esplicita su cosa fare (ad esempio quando andare a dormire) durante l'intervallo di 48-h che ha preceduto la sessione 3.

Sessione 3: Follow-up

I partecipanti sono tornati 48 ore dopo la sessione 2 (consentendo così il sonno di recupero nella condizione di deprivazione del sonno) e hanno completato un round finale di SSS e PVT. Hanno quindi effettuato il test dei associati accoppiati e un test visuospaziale finale (follow-up).

Attrezzatura

Compiti sperimentali

Tutte le attività sono state eseguite su un PC Windows e le risposte dei partecipanti sono state registrate con una tastiera o un mouse. Il compito visuospaziale è stato implementato nella versione 14.1 della Presentazione (Neurobehavioral Systems, Inc.) e il compito dei associati associati è stato implementato in Psychtoolbox 3.0.13 (Brainard 1997; Pelli 1997; Kleiner et al. 2007) e MATLAB 2019a ( The MathWorks, Inc.).

Elettroencefalografia

Le registrazioni EEG sono state gestite con 2 sistemi Embla N7000 e 1 sistema Embla NDx con il software REMLogic 3.4. L'Embla NDx è stato acquisito durante l'aggiornamento del nostro laboratorio del sonno da una struttura da 2- a 3-camera da letto (l'N7000 non era più disponibile per l'acquisto).

Per tutti i partecipanti tranne 3, lo stesso sistema EEG è stato utilizzato nelle condizioni di sonno e di privazione del sonno. Elettrodi placcati in oro sono stati fissati al cuoio capelluto secondo il sistema internazionale10-20 nelle posizioni frontale (F3 e F4), centrale (C3 e C4), parietale (P3 e P4) e occipitale (O1 e O2) e sono stati referenziati ai mastoidi collegati.

Sono stati attaccati gli elettrodi per elettrooculografia sinistro e destro, così come gli elettrodi per elettromiografia sul mentale e sottomentoniero bilateralmente, e un elettrodo di terra è stato attaccato sulla fronte. Un ulteriore elettrodo di riferimento è stato posizionato in Cz per il sistema NDx. Ci siamo assicurati che tutti gli elettrodi avessero un'impedenza di connessione di<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). 

Tutti gli elettrodi che superavano questa soglia venivano sostituiti e ricontrollati. Tutti i segnali online sono stati campionati digitalmente a 200 Hz (N7000) o 256 Hz (NDx, sottocampionati a 200 Hz durante la preelaborazione).

Actigrafia

I partecipanti hanno indossato dispositivi per actigrafia da polso (Actiwatch 2, Philips Respironics, Stati Uniti) durante tutto lo studio in modo da poter monitorare il loro sonno quando erano fuori dal laboratorio

For more information:1950477648nn@gmail.com