アイトラッキング、コルチゾール、モーニング統合の遅延対スリープ：メモリ上で寝るとコルチゾールのインタラクティブ効果を明らかに方法を組み合わせる

要約

私たちは、特に否定的喚起の画像について、メモリの統合に睡眠とコルチゾールの間のインタラクティブな効果を発見するために使用されるプロトコルを提示する。健康で臨床両方の参加者と一緒に使用することができる方法 - 具体的には、実験的なデザインが目の追跡、唾液コルチゾール分析、行動メモリテストを利用しています。

要約

エンコード後すぐに眠ることができるようにコルチゾールの上昇は、メモリの統合に利益をもたらすことができますが、この2つの要因は、統合に影響を与えるために相互作用することができる方法として、文献の不足は現在もある。アイトラッキング、唾液コルチゾール分析、睡眠とウェイクの遅れ全体の行動メモリテスト：ここでは、3つのメソッドを組み合わせることで、メモリの統合にコルチゾールや睡眠の対話的な影響を調べるためのプロトコルを提示する。コルチゾールレベルを休んで評価するために、参加者は、シーン内の負と中立のオブジェクトを表示する前に唾液サンプルを与えた。明白な注意を測定するために、参加者の視線は、エンコード中に追跡した。睡眠は、統合ウィンドウの間に発生したかどうかを操作するには、夕方には参加者のどちらエンコードされたシーンは、一晩寝て、翌朝の認識テストを受けた、またはエンコードされた朝のシーンや比較的長い保持間隔の間に起きて残っていた。追加の対照群には、テた時刻の影響を制御するために朝や夕方に20分遅れ、後にSTED。一緒に、これらの結果は、睡眠の期間に続く符号化およびその後のメモリに静止コルチゾールとの間の直接的な関係が存在することを示した。アイトラッキングを通じ、それは更なる負の刺激のために、その後のメモリ上のコルチゾールのこの有益な効果は、参加者がエンコード中に見て、彼らが覚え後でできる何ここでの関係を強化し、コルチゾールが原因である可能性があると判断した。全体として、これらの方法の組合せによって得られた結果は、記憶の固定に睡眠およびコルチゾールのインタラクティブな効果を発見した。

概要

情報を統合する機能は、睡眠とストレスホルモンのコルチゾールは、最も影響力のある変数の2であることと、無数の要因に依存している。先行研究はいずれの外因性コルチゾールの管理や心理社会的ストレス、に誘導上昇コルチゾールレベルは、多くの場合、ニュートラルな刺激^1-7感情的な相対のためのメモリの選択的増強と関連していることを示している。可能にしながら、参加者は中間色の背景に配置された負の値または中立的なオブジェクトで構成されるシーンをされていた場合、睡眠が負のオブジェクトのためのメモリを維持し、シーンをアンバインド：睡眠 ​​は感情的なメモリ^8,9に同様の選択的な効果を有することが示されているあまり顕著なシーンのコンポーネント（中性オブジェクトやニュートラル背景）のメモリは^{、10月12日を}減衰する。

これら2文献は、感情的なメモリ上のコルチゾールや睡眠の独立した影響に焦点を当てるが、それは可能であるCOrtisolと睡眠は、インタラクティブな効果を持っています。メモリ上のコルチゾールの効果を調べる試験は、必ずしも睡眠の夜を含む少なくとも24時間の保持遅延を含むため興味深いことに、それはコルチゾール、連結に促進効果を有すること睡眠が必要であるかどうかを決定することは不可能である。研究では、睡眠を優先情動情報を記憶特典ことが示されたが、同様に、これらの効果はエンコード時に高いコルチゾールレベルを有する個体において強化される可能性がある。

これらの理由のために、独立して、記憶形成を支援するだけでなく、睡眠およびコルチゾールは、記憶形成をサポートするように相互作用するかどうかを調査する方法を睡眠およびコルチゾールだけを理解することが重要である。結局、記憶障害^14,15に関連している正常な老化^13、及び精神病理学の形で睡眠とコルチゾールの間には重要なリンクがあります。唯一の組み合わせを用いることにより方法論には、睡眠とコルチゾールとの間の複雑な相互作用を理解することができ、記憶の固定に及ぼす影響。具体的には、ウェイク·デザインに対する睡眠唾液コルチゾール徴収の方法を組み合わせることにより、連結上のこれらの二つの変数のインタラクティブな効果があるかどうかを判定することができる。また、貴重な符号化中に視線を測定するアイトラッキングの使用を介して、それがこの効果の根底にある潜在的な注意のメカニズムを解明することが可能であることである。

プロトコル

実験のために1。参加者のスクリーニングと準備

1. 通常のまたは訂正·ツー·正常な視力を持つ英語のネイティブスピーカーである参加者を募集する。彼らは、神経、精神、および睡眠障害があってはならない、および中枢神経系または睡眠構造に影響を与える薬を服用しなくてもよい。早ければ30代半ば¹⁶として発生する可能性がスリープアーキテクチャの変更を念頭に置いて、関心の希望年齢範囲（ 例えば 、18〜35才）の中の男性と女性の参加者の同じようなバランスを募集してください。
2. 最も正確に認知に対する睡眠の影響を評価するために、参加者は、定期的な睡眠スケジュールを維持し、研究に至るまでの彼らのアルコール消費量を制限している。調査の前に5泊午前2時で夜に少なくとも7時間眠る、ベッドにあると参加者に依頼してください。また、彼らは最大限のに彼らのアルコール消費量を制限していることを確認全くアルコール消費量との研究の前に5日間、2ドリンク、前日や勉強の日。
3. スケジューリングの間に、（セクション4を参照）の参加者が唾液中コルチゾールのサンプルに関連するガイドラインに準拠することを保証する：彼らは（水以外には何も）飲んで、食べて、身体活動を控えなければならない、喫煙、2時間のために彼らの歯を磨く符号化する前。彼らはまた、符号化の前に少なくとも15分間、飲料水を控える必要があります。
4. 参加者のスケジュール設定。フル無作為割り当てが不可能な場合は、参加者は、年齢に差がないことを確認しMorningness-Eveningnessアンケート^{17（MEQ）、}ベック抑うつ^18（BDI）のスコア、ベック不安インベントリ^{19（BAI）、}睡眠の量検索の前に夜に取得しました。

2。条件および実験計画

1. このような目そのスケジュールスリープ参加Eエンコーディングセッションが夕方に発生した（7:00-10:00 PM）と検索セッションが実験室で睡眠の完全な​​夜に続いて、12時間後に発生します。スケジュールウェイク参加者は、エンコードセッションは午前（7:00-10:00 AM）で発生し、検索セッションは12時間後に覚醒の丸一日の後に起こるように。彼らはセッション間で昼寝しないことを確認してください。
2. 懸念を最小化するために実験計画に朝と夕方の短い遅延条件（スリープとウェイクグループのための12時間の遅延に比べて、符号化と検索の間にわずか20分の遅れが、持っているもの）を含めることとの間で見つかった差分スリープとウェイクグループではなく、統合の遅れの間に起こる睡眠のためよりも（夕方対朝）、試験時のためである。これらの短い遅延条件は、「概日制御」条件と考えることができる。
   1. 刺激Bをエンコードするために朝の短い遅延条件の参加者を手配etween 7:00-10:00 AM、および7:00-10:00午後の間に刺激をエンコードするイブニングショート遅延条件の参加者のために。エンコード後に参加者に20分をテストします。

3。刺激建設

1. エンコーディングのための刺激建設。具体的な実験の質問に基づいて刺激を選択します。このプロトコルは、感情的なメモリ上の睡眠とコルチゾールの影響に焦点を当てて、そのように、符号化時の視覚刺激は、負のオブジェクトや中間色の背景に配置された中立的なオブジェクトのいずれかで構成されるシーンである。
   1. すべての感情的な刺激はどちらか、以前に原子価と覚醒^20,21の定格されていること、またはそれらを1から7までリッカート尺度を用いて調査を完了すると、参加者によって評価されていること。負のオブジェクトは非常に価数に喚起し、低と評価されるべきであることを確認（ 例えば 、覚醒：5-7;原子価の高い覚醒と高い陽性を示す高い値で7点スケールで<3、respe3-5）：原子価; ctively）、および中立のオブジェクトは非喚起と価（ 例えば 、覚醒<4中立と評価されるべきである。
   2. ランダム化とデザイン。ランダムにブロック（該当する場合）との間に負の中性シーンを混在。本研究では、参加者の間でのアイトラッカーから目を休ませる短い休憩ができるようになり、約10分ごとに持続する2ブロックを採用しています。ブレークは、ほとんどの若い大人の参加者のための10〜15分毎に役立つかもしれないが、異なる人口（ 例えば 、子供）をテストした場合、より頻繁に休憩が必要になることがあります。
2. 検索のための刺激建設。具体的な実験の質問に基づいて刺激を選択します。ここでは、オブジェクトのためのメモリが焦点であり、このような、参加者は、検索の際に、別々のオブジェクトや背景を持つ（エンコード中に発表されたそのうちの半分を、半分新規）に提示された通りである。

4。コルチゾール手順

1. 参加者は1.3のすべての要件に従っていることを確認してくださいませ。食べてませんの身体活動を、（水の他は何も）飲んで、喫煙、符号化の前に2時間、自分の歯を磨くだけでなく、符号化の前に少なくとも15分間は水。
2. 直前に符号化に、水約1オンスで口をすすぐよう参加者に指示する。サンプルの希釈を避けるために、水を飲み込まないそれらを思い出させる。
3. 参加者は、2分間の口頭綿棒（材料を参照）に触手を伸ばす必要があります。
4. 分析するまで、参加者が綿棒収容管に口頭綿棒を配置した時点で、0ºFのおおよその温度で綿棒を格納します。

5。アイトラッキング/符号化手順

1. アイトラッキング手順。ここで使用されるアイトラッカーは、（材料を参照）500 Hzで、参加者の左眼の視線パターンを追跡します。代替のトラッカーを使用することができ;最も正確にエンコード中に注意を評価するために、follo使用される特定のアイトラッカーの指示ワット。
   1. まず、顎置きとアップバーに対する額に自分のあごに座って参加者に依頼してください。椅子の高さを調整しますし、必要に応じて顎置き、画面の中央には、参加者の目と揃うことを保証する。
   2. アイトラッカーが正確に各参加者は、キャリブレーション作業を完了することによって、精度の1℃以内に参加者の視線を追跡していることを確認してください。理想的には、9 - または17点較正は、システムに応じて使用されるが、3 - または5点校正も十分であり得る。
   3. 第一に、それは、画面上の異な​​る点に移動し、それを停止したときにそれを固定するためのように自分の目で黒い点に従うことを参加者に依頼してください。
   4. アイトラッカーを正確に校正された後、彼らは作業を開始する準備ができている場合、参加者に依頼してから、「録画」ボタンを押してください。
2. 符号化手順。タスクtを実行するために、参加者に依頼帽子はそのようにそれらを持つものとして深いエンコーディングにつながる可能性があるが、彼 ​​らは離れてシーンから戻ってアプローチするかかどうかをクリックしてマウスで示している（ 例えば 、左=アプローチ、右=裏すぐ）、彼らは現実の生活の¹⁰でそれに遭遇した場合。符号化手順を図で図2を参照してください。
   1. 彼らはアイトラッカーから後ろに座ると前に継続的に目を休めることができるように、参加者はブロック間の短い自己決定ブレーク（ 例えば 、〜10〜60秒）を持つことができます。彼らは継続する準備ができていることを示すためにそれらを求める。
3. 視線データの分析。シーンの特定の部分に、参加者の注目を測定するには、それらの部 ​​分を中心に金利^22（AOIを）の領域を描画するためのソフトウェアを使用しています。
   1. AOIをを描画した後、参加者はシーンの残りの部分へのAOI相対的に見て時間の割合を計算します。代わりに、参加者はそのAOに対して行うことをサッカードの数を数える特定の時間枠内I。

6。研究 - テスト·ディレイ

1. スリープとウェイク条件のための符号化と検索の間の遅延の長さ（ 例えば 、12時間）のほか、2制御条件の遅延の長さ（ 例えば 、20分）と同じであることを確認してください。
   1. 睡眠の参加者のために、12時間の遅延は睡眠の約8時間が含まれていることを確認。逆に、モーニング参加者は、このインターバルの間に寝たり昼寝しないことを確認してください。
   2. その20分の遅延中に研究室に残る朝と夕方の短い遅延の参加者に依頼してください。彼らは昼寝しないという条件で、この時間の間に、彼らは喜んで何でもできることをそれらに言う。

7。認証手続き

1. 遅延期間の後、参加者メモリテストを与える。
   1. 表示された刺激が「古い」であるかどうかを示すために、参加していません（INC例えば 、「1」は、古い=（キーボード上の対応するキーを押すことで（以前に研究されていない））以前に研究シーンでluded、または「新しい」、「2」=新しい）。

結果

感情的で中性刺激のためのメモリ上の睡眠とコルチゾールの影響

最初の仮説は、対処エンコード時の上昇コルチゾールがニュートラルな刺激よりも感情的にメモリを容易にし、この効果は、符号化と検索との間で発生する、睡眠に依存することになるということです。 図4（a）は 、負のオブジェクトのためのメモリ上のコルチゾールの効果をプロットします。標準化されたコルチゾールのレベル（x軸）と負のオブジェクト（y軸）のメモリに直接スリープ·グループに関連した（赤）ではない（灰色）ウェイク基。グループコルチゾールの相互作用により（モーニング対スリープ）が有意であった[T（41）= 2.23、β= 2.92、P = 0.031]：負のオブジェクトのための符号化の予測メモリでより高いコルチゾールの参加者は、エンコードと検 ​​索[T（24の間眠っていた場合は、 ）= 2.31、β= 0.43、P = 0.031]が、彼 ​​らは目を覚まし、[T（16）= 0.40、β滞在していない場合は、 = 0.10、P = 0.70; 図4Aを参照してください。これらの重要な影響は、朝と夕方の短い遅延グループと追加の分析を実行することによって決定された批判的に性別、月経周期、または、時刻、によるものではなかった。中性メモリについては、類似した（ 図4B参照 ）が、弱いパターンが観察された。前青スリープグループ[中性オブジェクト（y軸）のために（x軸）とメモリをコードするコルチゾールレベル間のわずかに有意の関係は認められ、T（24）= 1.76、β= 0.34、P = 0.092グレー]ではなく、コール·グループ[; T（16）= 0.98、β= 0.25、P = 0.34]。コルチゾールとグループ間の相互作用は、わずかに有意[T（41）= 1.95、β= 2.55、P = 0.059であった。

エンコードと統合中に注意の相互作用に関する睡眠とコルチゾールの影響

これは、低刺激だった感情的なメモリ上のコルチゾールのこの有益な効果は、部分的に睡眠中にその情報のその後の優先順位付けにつながる、符号化時に覚えておくべき重要なものとして、コルチゾールの能力に「タグ」の情報を得ることthesized。この「感情的なタギング」の概念は、喚起刺激をコードするタグ^23〜25でマークされたシナプスの長期可塑性につながる、神経機構を活性化することを示唆している。これは、符号化時の上昇コルチゾールが統合中にこの情報の選択的な保全につながる、これらのタグを設定することができます可能性があります。この可能性を調べるために、アイトラッキングデータは、より高いコルチゾールがスリープ·ベースの統合プロセスは、優先的にエンコード中に最も注目されている情報のためのメモリを強化する可能性を増加させるか否かを決定するために分析した。まず、時間の割合は、各参加者は、<（各シーン内の各オブジェクトを見て過ごしたEM>すなわち、全シーン視聴時間に対するAOI）の相対を算出した。シーンは、その後、参加者は、後でオブジェクトと参加者が後でオブジェクトを忘れているものを覚えているものとにシーンを並べ替えるには、各参加者の認識データを使用して、事後的に選別した。最後に、スコアはその後、記憶され、その後忘れられたオブジェクト（ 図5を参照）の間の時間を見ての違いを反映して算出した。参加者はその後、シーンが画面に表示された時間の75％の平均のために記憶するオブジェクトを見て、オブジェクトを見ている場合、たとえば、彼らはその後、シーンがあった時間の65％の平均のために忘れてしまった画面上に、 時間のスコアを見ると 、その差は10％になります。

睡眠およびメモリ（ 図4）上のコルチゾールの効果について行っ分析と同様に、線形回帰を試験するために使用された後でメモリの機能として、エンコード時間を見て、この差に睡眠とコルチゾールの影響。負のオブジェクト（ 図6Aを参照）、コルチゾール（x軸）を休止すると、わずかに赤色でスリープグループ内の保存メモリー（y軸）の関数[としてエンコード時を見て差を予測あり、t（23）= 1.869 、β= 0.37、P = 0.075]ではなく、コール·グループ[グレー、T（16）= 0.168、β= 0.043、P = 0.87]。コルチゾールとグループ間の相互作用が有意であった[T（40）= -2.04、β= -2.99、P = 0.049]、および批判的に、この重要な効果は、性別、月経周期、または時刻によるものではなかった。中立のオブジェクト（ 図6（b）参照 ）の場合は、そこにコルチゾールの影響はスリープ·グループ（青）でも（グレー）モーニング群ではなかったし、コルチゾールやグループ間の相互作用は有意ではなかった。

図1。グループで区切られたこのビデオレポートに記載された手順を図で、この図は、参加者が4つのグループ（スリープ、モーニング、モーニング短い遅延、夕方短い遅延）だけでなく、前のタイミングを表示しますグループごとにコルチゾールのサンプル、エンコーディング、および取得をコードする。

図2。符号化時に使用される刺激の視覚描写。この図は、各シーンが負の値または中立的な背景の前に配置された中立的なオブジェクトのいずれかで構成されていたことを示しています。また、参加者がそのtの間、3秒ごとにこれらのシーンを見ていることを示しています彼らは、彼らが実際の生活の中にそれが発生した場合、彼らは離れてシーンから戻ってアプローチするかかどうかは示されているIME。

図3。検索時に使用される刺激の視覚描写。この図は、参加者が認識メモリテスト中にオブジェクトや背景（別売）を提示されたことを示している。これらのオブジェクトや背景はどちらか、以前（「古い」）をコードするか、前の実験（「新しい」）との関連で見たことがなかった時に発表されました。

図4。ネガティブとニュートラルオブジェクトのためのメモリ上のコルチゾールの影響。 A 負のオブジェクトのためのメモリ上の標準化されたコルチゾールレベルの効果をプロットします。Bは、 中立的なオブジェクトのためのメモリ上の標準化されたコルチゾールレベルの効果をプロットします。凡例：スリープ[赤ダイヤモンド（NEG）、ブルーダイヤモンド（ノイ）]、モーニング[グレーの四角]、睡眠線形フィット[赤い線（NEG）、青線（ノイ）]、線形フィット[灰色の線]を復帰させます。

図5。ビジュアルエンコーディングの描写（左）と取得（右）プロシージャアイトラッキング分析で評価従属変数（後にメモリの機能として、エンコード時間を見ての違い）に関連するものとして。この図は、どのように依存して示していますアイトラッキング分析（後にメモリの機能として、エンコード時間を見ての違い）の変数を算出した。特に、このスコアは割合を反映している参加者は、後で（「ヒット」）を引いた参加者は、後で（「ミス」）を忘れてしまったオブジェクトを見てエンコード中の時間の割合のことを思い出したオブジェクトを見てエンコード中の時間の。

図6。ネガティブとニュートラルのオブジェクトの後にメモリの機能として、エンコード時間を見ての差異にコルチゾールの影響。見ると時刻は、参加者がシーン内のオブジェクトを見て過ごした時間を表示して、全シーンの割合として算出した。スコアは、続いて記憶され、その後にオブジェクトを忘れて、線形回帰、このスコアにコルチゾールおよび睡眠の効果を試験するために使用された間の時間を見ての違いを反映するために計算された。Aが 負の効果をプロットオブジェクト、Bは 中立のオブジェクトの効果をプロットしている。凡例：スリープ[赤ダイヤモンド（NEG）、ブルーダイヤモンド（ノイ）]、モーニング[グレーの四角]、睡眠線形フィット[赤い線（NEG）、青線（ノイ）]、線形フィット[灰色の線]を復帰させます。

ディスカッション

この実験的なデザインは、睡眠は連結期間中に発生した場合にのみメモリのプリコード化コルチゾールの有益な効果が顕著であるという最初の証拠を提供した。唯一のコルチゾールレベルを測定し、連結区間が睡眠を含めるかどうかを操作することの両方により、それは睡眠およびコルチゾールは、メモリ上でインタラクティブ効果を有することを決定することができた。この設計は、負の刺激^1,5のために促進メモリに事前学習コルチゾールを結び付けてきた先行研究では、コルチゾールのこれらの効果があるため、統合期間中に発生した睡眠のマニフェストにも、それを決定する上で重要であった。

この知見は、ウェイク·デザインに対する睡眠は一日の異なる時間に2グループでのテスト参加者を必要としたことを考えるとさらに興味深い作られる。コルチゾールは、早朝に最高コルチゾールレベルで、概日リズム^26に追従し、Eで最低vening。モーニング参加者は午前中にコード化された、より高く、より可変コルチゾールレベルを持っていたがそのように、睡眠の参加者は、夕方に符号化された、すべての比較的低コルチゾールレベルの狭い範囲内であった。この設計を用いることで、比較的低コルチゾールレベルのわずかな差は、睡眠の期間にわたって記憶の固定に影響を与えるのに十分であると思われる。しかしながら、同時に、コルチゾール日内変動は、設計を複雑にする。今後の課題は、さまざまな方法でコルチゾールの日内変動の影響を制御する方法を検討することもできます。その一つの方法は、午後の昼寝のパラダイムを用いて、本調査結果を複製することであろう。ナップとWake条件とコルチゾールのレベルが統計学的に等価であるため、このようなパラダイムにおけるコルチゾール概日変動は問題になりません。

多くの疑問が、コルチゾールが感情的なメモリCONSOを強化するために、睡眠とどのように相互作用するかについてのままlidation、現在の仕事は、感情的なメモリ上のプリコーディングコルチゾールの促進効果がスリープ^1,5,27を含む少なくとも24時間の遅延がコルチゾールや睡眠依存統合プロセス間の相互作用が原因である可能性があり、次のことを示す証拠を提供しています。一つの条件の遅延が睡眠およびその他を含む、デザインがなければ、この効果を観察するために睡眠が必要であるか否かを単離することは不可能であろうしない。また、エンコード時の参加者の視線を評価することによって、それは感情的なメモリ上のコルチゾールのこの促進効果は、睡眠中の符号化とその情報のその後の統合で感情的な情報への注意との関係を調整するコルチゾールが原因である可能性があると判断した。上昇とコルチゾール、参加者はエンコードと彼らが後で思い出せる中に見てどのような間のより強い関係があります。これはである可能性があるエンコーディングで上昇コルチゾール 'タグ理由「この感情的な情報は、のような重要な選択的に統合インターバルの間に、その顕著な情報を強化して睡眠を導く、覚えておく。

方法のこのユニークな組み合わせ - 覚醒のデザイン、唾液コルチゾール値を休んでの測定では、符号化時視線の評価、および行動認識メモリテストを投与に対する睡眠 - コルチゾールと睡眠のインタラクティブな効果を発見するだけでなく、つながった連結上だけでなく、この効果の背後にある潜在的な注意のメカニズムを決定する。全体として、この研究は、典型的には、認知に影響を与える変数の間の複雑な相互作用の理解を達成するために、独立して使用される方法論を組み合わせる方法の一例として使用することができる。

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Salimetrics oral swabs (SOS)	Salimetrics	5001.02
Swab storage tubes (SST)	Salimetrics	5001.05
Eye tracker	SensoMotoric Instruments (SMI)	iView X Hi-Speed