Name: measuring neural mechanisms underlying sleep-dependent memory consolidation during naps in early childhood
Uploaded: 2019-10-02T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring Neural Mechanisms Underlying Sleep-Dependent Memory Consolidation During Naps in Early Childhood at JoVE.com

Forfatterne vil gerne takke neurokognitive Development Lab på University of Maryland, College Park og Somneuro Lab på University of Massachusetts, Amherst for assistance med dette projekt. Finansieringen blev ydet af NIH (HD094758) og NSF (BCS 1749280) til TR og RS. Repræsentative resultater blev finansieret af NIH HL111695.

Forud for påbegyndelse af forsknings procedurer bør der indhentes skriftligt samtykke fra forældrene, og der bør indhentes mundtlig tilladelse fra barnet til alle undersøgelsesprocedurer.
Bemærk: Se figur 2 for at få en oversigt over procedurerne.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60200/60200fig2.jpg"> Figur 2: oversigt over protokollen. Hver firkant repræsenterer en dag. <a href="https://www.jove...

<ol>
	<li>Sadeh, A., Acebo, C., Seifer, R., Aytur, S., Carskadon, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activity-based+assessment+of+sleep-wake+patterns+during+the+1st+year+of+life.">Activity-based assessment of sleep-wake patterns during the 1st year of life.</a> Infant Behavioral Development. 18 (3), 329-337 (1998).</li><li>Sadeh, A., Urbach, D., Lavie, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Actigraphically-based+automatic+bedtime+sleep-wake+scoring:+Validity+and+clinical+applications.">Actigraphically-based automatic bedtime sleep-wake scoring: Validity and clinical applications.</a> Journal Ambulatory Monitoring. 2 (3), 209-216 (1989).</li><li>Rasch, B., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=About+sleep's+role+in+memory.">About sleep's role in memory.</a> Physiological Reviews. 93, 681-766 (2013).</li><li>Werchan, D. M., G&#243;mez, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wakefulness+(not+sleep)+promotes+generalization+of+word+learning+in+2.5-year-old+children.">Wakefulness (not sleep) promotes generalization of word learning in 2.5-year-old children.</a> Child Development. 85 (2), 429-436 (2014).</li><li>Wang, J. Y., Weber, F. D., Zinke, K., Inostroza, M., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=More+effective+consolidation+of+episodic+long-term+memory+in+children+than+adults-unrelated+to+sleep.">More effective consolidation of episodic long-term memory in children than adults-unrelated to sleep.</a> Child Development. 89 (5), 1720-1734 (2018).</li><li>Sonni, A., Spencer, R. M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+protects+memories+from+interference+in+older+adults.">Sleep protects memories from interference in older adults.</a> Neurobiology of Aging. 36 (7), 2272-2281 (2015).</li><li>Marshall, L., Helgad&#243;ttir, H., M&#246;lle, M., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Boosting+slow+oscillations+during+sleep+potentiates+memory.">Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory.</a> Nature. 444 (7119), 610-613 (2006).</li><li>Baran, B., Wilson, J., Spencer, R. M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=REM-dependent+repair+of+competitive+memory+suppression.">REM-dependent repair of competitive memory suppression.</a> Experimental Brain Research. 203 (2), 471-477 (2010).</li><li>Diekelmann, S., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+memory+function+of+sleep.">The memory function of sleep.</a> Nature Reviews Neuroscience. 11 (2), 114-126 (2010).</li><li>Stickgold, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+dependent+memory+consolidation.">Sleep dependent memory consolidation.</a> Nature. 437 (27), 1272-1278 (2005).</li><li>Dudai, Y., Karni, A., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+consolidation+and+transformation+of+memory.">The consolidation and transformation of memory.</a> Neuron. 88 (1), 20-32 (2010).</li><li>Feld, G. B., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sculpting+memory+during+sleep:+concurrent+consolidation+and+forgetting.">Sculpting memory during sleep: concurrent consolidation and forgetting.</a> Current Opinion in Neurobiology. 44, 20-27 (2017).</li><li>Staresina, B. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hierarchical+nesting+of+slow+oscillations,+spindles+and+ripples+in+the+human+hippocampus+during+sleep.">Hierarchical nesting of slow oscillations, spindles and ripples in the human hippocampus during sleep.</a> Nature Neuroscience. 18 (11), 1679-1686 (2015).</li><li>Ellenbogen, J. M., Payne, J. D., Stickgold, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+sleep+in+declarative+memory+consolidation:+passive,+permissive,+active+or+none?.">The role of sleep in declarative memory consolidation: passive, permissive, active or none?.</a> Current Opinion Neurobiology. 16 (6), 716-722 (2006).</li><li>Oudiette, D., Paller, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Upgrading+the+sleeping+brain+with+targeted+memory+reactivation.">Upgrading the sleeping brain with targeted memory reactivation.</a> Trends in Cognitive Sciences. 17 (3), 142-149 (2013).</li><li>Yonelinas, A. P., Ranganath, C., Ekstrom, A. D., Wiltgen, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+contextual+binding+theory+of+episodic+memory:+systems+consolidation+reconsidered.">A contextual binding theory of episodic memory: systems consolidation reconsidered.</a> Nature Reviews Neuroscience. 20, 364-375 (2019).</li><li>Antony, J. W., Schapiro, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Active+and+effective+replay:+systems+consolidation+reconsidered+again.">Active and effective replay: systems consolidation reconsidered again.</a> Nature Reviews Neuroscience. , (2019).</li><li>Lam, J., Mahone, E. M., Mason, T., Scharf, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+napping+on+cognitive+function+in+preschoolers.">The effects of napping on cognitive function in preschoolers.</a> Journal of Developmental &amp; Behavioral Pediatrics. 32 (2), 90-97 (2011).</li><li>Kurth, S., Ringli, M., Geiger, A., Lebourgeois, M., Jenni, O. G., Huber, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-density+sleep+electroencephalogram+study.">High-density sleep electroencephalogram study.</a> Journal of Neuroscience. 30 (40), 13211-13219 (2010).</li><li>Backhaus, J., Hoeckesfeld, R., Born, J., Hohagen, F., Junghanns, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immediate+as+well+as+delayed+post+learning+sleep+but+not+wakefulness+enhances+declarative+memory+consolidation+in+children.">Immediate as well as delayed post learning sleep but not wakefulness enhances declarative memory consolidation in children.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 89 (1), 76-80 (2008).</li><li>Wilhelm, I., Diekelmann, S., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+in+children+improves+memory+performance+on+declarative+but+not+procedural+tasks+TT+-+Bei+Kindern+verbessert+Schlaf+die+Ged&#228;chtnisleistung+f&#252;r+deklarative+aber+nicht+f&#252;r+prozedurale+Aufgaben.">Sleep in children improves memory performance on declarative but not procedural tasks TT - Bei Kindern verbessert Schlaf die Ged&#228;chtnisleistung f&#252;r deklarative aber nicht f&#252;r prozedurale Aufgaben.</a> Learning and Memory. 15 (5), 373-377 (2008).</li><li>Seehagen, S., Konrad, C., Herbert, J. S., Schneider, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Timely+sleep+facilitates+declarative+memory+consolidation+in+infants.">Timely sleep facilitates declarative memory consolidation in infants.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (5), 1625-1629 (2015).</li><li>Kurdziel, L., Duclos, K., Spencer, R. M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+spindles+in+midday+naps+enhance+learning+in+preschool+children.">Sleep spindles in midday naps enhance learning in preschool children.</a> Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America. 110 (43), 17267-17272 (2013).</li><li>Kurdziel, L. B. F., Kent, J., Spencer, R. M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep-dependent+enhancement+of+emotional+memory+in+early+childhood.">Sleep-dependent enhancement of emotional memory in early childhood.</a> Scientific Reports. 8 (12609), 1-10 (2018).</li><li>Desrochers, P. C., Kurdziel, L. B. F., Spencer, R. M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delayed+benefit+of+naps+on+motor+learning+in+preschool+children.">Delayed benefit of naps on motor learning in preschool children.</a> Experimental Brain Research. 234 (3), 763-772 (2016).</li><li>Maldonado, C. C., Bentley, A. J., Mitchell, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+pictorial+sleepiness+scale+based+on+cartoon+faces.">A pictorial sleepiness scale based on cartoon faces.</a> Sleep. 27 (3), 541-548 (2004).</li><li>Stern, R. A., Arruda, J. E., Hooper, C. R., Wolfner, G. D., Morey, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+analogue+mood+scales+to+measure+internal+mood+state+in+neurologically+impaired+patients:+Description+and+initial+validity+evidence.">Visual analogue mood scales to measure internal mood state in neurologically impaired patients: Description and initial validity evidence.</a> Aphasiology. 11 (1), 59-71 (1997).</li><li>Plihal, W., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+early+and+late+nocturnal+sleep+on+indicators+of+procedural+and+declarative+memory.">Effects of early and late nocturnal sleep on indicators of procedural and declarative memory.</a> Journal of Cognitive Neuroscience. 9 (4), 534-547 (1997).</li><li>Donohue, K. C., Spencer, R. M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+re-exposure+to+environmental+sound+cues+during+sleep+does+not+improve+memory+for+semantically+unrelated+word+pairs.">Continuous re-exposure to environmental sound cues during sleep does not improve memory for semantically unrelated word pairs.</a> Journal of Cognitive Education and Psychology. 10 (2), 167-177 (2015).</li><li>Wilson, J. K., Baran, B., Pace-Schott, E. F., Ivry, R. B., Spencer, R. M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+modulates+word-pair+learning+but+not+motor+sequence+learning+in+healthy+older+adults.">Sleep modulates word-pair learning but not motor sequence learning in healthy older adults.</a> Neurobiology of Aging. 33 (5), 991-1000 (2012).</li><li>Wamsley, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+sleep+spindles+and+spindle+coherence+in+schizophrenia:+Mechanisms+of+impaired+memory+consolidation?.">Reduced sleep spindles and spindle coherence in schizophrenia: Mechanisms of impaired memory consolidation?.</a> Biological Psychiatry. 71 (2), 154-161 (2012).</li><li>M&#246;lle, M., Bergmann, T. O., Marshall, L., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+and+slow+spindles+during+the+sleep+slow+oscillation:+Disparate+coalescence+and+engagement+in+memory+processing.">Fast and slow spindles during the sleep slow oscillation: Disparate coalescence and engagement in memory processing.</a> Sleep. 34 (10), 1411-1421 (2011).</li><li>Acebo, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep/wake+patterns+derived+from+activity+monitoring+and+maternal+report+for+healthy+1-+to+5-year-old+children.">Sleep/wake patterns derived from activity monitoring and maternal report for healthy 1- to 5-year-old children.</a> Sleep. 28 (12), 1568-1577 (2005).</li><li>Acebo, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+sleep+patterns+with+activity+monitoring+in+children+and+adolescents:+How+many+nights+are+necessary+for+reliable+measures?.">Estimating sleep patterns with activity monitoring in children and adolescents: How many nights are necessary for reliable measures?.</a> Sleep. 22 (1), 95-103 (1999).</li><li>Geiger, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+sleep+EEG+as+a+marker+of+intellectual+ability+in+school+age+children.">The sleep EEG as a marker of intellectual ability in school age children.</a> Sleep. 34 (2), 181-189 (2011).</li><li>Wagner, U., Gais, S., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emotional+memory+formation+is+enhanced+across+sleep+intervals+with+high+amounts+of+rapid+eye+movement+sleep.">Emotional memory formation is enhanced across sleep intervals with high amounts of rapid eye movement sleep.</a> Learning and Memory. 8, 112-119 (2001).</li><li>G&#243;mez, R. L., Bootzin, R. R., Nadel, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Naps+promote+abstraction+in+language-learning+infants.">Naps promote abstraction in language-learning infants.</a> Psychological Science. 17 (8), 670-674 (2006).</li><li>Konrad, C., Herbert, J. S., Schneider, S., Seehagen, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gist+extraction+and+sleep+in+12-month-old+infants.">Gist extraction and sleep in 12-month-old infants.</a> Neurobiology of Learning and Memory. 134, 216-220 (2016).</li></ol>

Denne artikel beskriver, hvordan man undersøger søvn afhængig konsolidering af deklarativ hukommelse under lur i den tidlige barndom. Metoder omfatter adfærdsmæssig vurdering af hukommelse på tværs af NAP og vågne betingelser, actigrafi og forælder-rapport til at vurdere søvn cyklusser, og PSG at vurdere søvn arkitektur. Denne unikke kombination er afgørende for at vurdere hukommelse, karakterisering søvn cyklusser, og undersøge de neurale mekanismer underliggende fordelen ved søvn på hukommelsen. Repræs...

I betragtning af søvnens udbredelse i vores daglige rutine, er det vigtigt at forstå dens funktion. Undersøgelser med dette mål kræver præcis måling af søvn. Polysomnografi (PSG) er den gyldne standard måling af søvn. PSG giver mulighed for objektiv, kvantitativ måling af søvn med høj tidsmæssig opløsning og kan være nyttig til både forskning og kliniske formål. PSG er en kombination af fysiologiske optagelser. Som minimum omfatter en PSG montage følgende foranstaltninger: elektroencefalografi (EEG), elektrooculografi (EOG) og Elektromyografi (EMG). Disse foranstaltninger vurderer elektriske potentialer fra henholdsvis hjernen, øjnene og musklerne og giver mulighed for klassifikation af søvnstadier (Se figur 1). Andre foranstaltninger, såsom elektro kardiografi (EKG), respiration, og pulsoximetri kan inkluderes for at identificere tilstedeværelsen af uordnet søvn.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60200/60200fig1b.jpg"> Figur 1: eksempel på elektrodeplacering og beskrivelse af aktivitet registreret via PSG. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60200/60200fig1blarge.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
PSG tillader søvn at være karakteriseret i fire forskellige søvnstadier: ikke-hurtig øjenbevægelse (ikke-REM) etape 1 (nREM1; 4 − 7 Hz), ikke-REM fase 2 (nREM2; 12 − 15 Hz), og ikke-REM fase 3 (mere almindeligt kendt som Slow Wave Sleep [SWS]; 0,5 − 4 Hz), og Rapid-Eye bevægelse (REM søvn. nREM1 markerer søvn debut, og er identificeret baseret på reduceret muskeltonus i EMG omkodning og blandede amplitude EEG svingninger i forhold til Alpha observeret i hvile kølvandet. Dette efterfølges af nREM2, som kan skelnes ved tilstedeværelsen af Sleep spindler (korte byger af Sigma frekvens aktivitet; 11 − 16 Hz) og K-komplekser (enkelt langsom-bølger, der skiller sig ud fra den omgivende aktivitet) i EEG. SWS er karakteriseret ved distinkte, langsomme EEG-svingninger med høj amplitude. REM søvn er karakteriseret ved hurtig lav-amplitude oscillerende hjerneaktivitet meget lig den observerede under kølvandet. Men det, der skelner REM-søvn fra Wake er, at det også er karakteriseret ved phasic Rapid Eye bevægelser (deraf moniker REM) og muskel atonia. I løbet af en søvn bout, søvnstadier opleves cyklisk, med en hastighed på omkring 90 min/cyklus.
Søvn følger også døgnrytmen, med søvnanfald, der finder sted i 24-h cyklusser. Søvn timing og konsistens kan påvirke søvn funktion og er også vigtigt at vurdere. Selvom PSG er nødvendig for at karakterisere søvnstadier, er det tidskrævende at anvende og derfor ikke ideel til vurdering af flere søvnanfald (f. eks. flere overnatninger med søvn, lur og overnatning). Til dette, actigraphy er gavnlig. Actigraphy bruger et Tri-Axial accelerometer, typisk på håndleddet, til at estimere søvn baseret på fravær af bevægelse. Selvom actigrafi ikke kan bruges til at karakterisere søvnstadier, det har vist sig at være pålidelige til påvisning søvn debut og vågne debut (herunder søvn fragmentering eller vågne efter søvn debut) i en række populationer fra spædbørn1 til ældre voksne2 . Både PSG og actigraphy er foretrukne metoder over selv/forælder-rapport foranstaltninger. Selv/forælder-rapport foranstaltninger er nemme at administrere og relativt billig, men de er også underlagt bias og manglende overholdelse. Endelig, det er værd at bemærke, at disse metoder kan bruges i kombination til at udnytte de stærke sider af hver. For eksempel kan PSG kombineres med actigrafi og/eller selv/forælder-rapport for at opnå både overnatning søvnkvalitet samt verifikation af søvn mængder eller søvn-vågne cyklusser, især over lange varigheder (f. eks uger eller måneder).
En funktion af søvn, der har høstet særlig interesse er søvn afhængig hukommelse konsolidering, behandling af erindringer, der efterlader dem stærkere og mindre sårbar over for indblanding3. Selvom hukommelses konsolidering kan finde sted under Wake in Children4 og Adults5, er der betydelige beviser for, at konsolideringen forstærkes under søvnen. Tidligere forskning har givet adfærdsmæssige eksempler på søvn afhængig hukommelse konsolidering ved at sammenligne ændringer i hukommelsen ydeevne efter et interval af søvn (f. eks 8 PM − 8 am) til ændringer efter et tilsvarende interval brugt vågen (f. eks 8 am − 8 PM). Hos voksne er minderne beskyttet6 eller endda forbedret7 efter et interval af søvn, mens minderne typisk henfalder over et tilsvarende interval af Wake. Der er anvendt kontrol, som dissocierer præstations ændringer fra cirkadiske påvirkninger8,9,10. For eksempel observeres lignende fordele ved søvn, når du sammenligner præstationer over en Mid-Day NAP til en tilsvarende Mid-Day Wake periode9.
Selv om søvn var engang menes at afspejle en passiv proces, blot beskytte erindringer fra forfald eller indblanding, moderne teorier tyder søvn spiller en mere aktiv rolle og faktisk fremmer hukommelse gennem reaktiveringer11,12 ,13. Støtte til dette kommer fra observerede korrelationer mellem adfærdsmæssige foranstaltninger af hukommelse konsolidering over søvn (ændring i hukommelsen tilbagekaldelse efter søvn i forhold til før søvn) og specifikke aspekter af søvn fysiologi. For mange deklarative hukommelses opgaver er hukommelses konsolidering forbundet med aspekter af ikke-REM-søvn, specifikt målinger af SWS eller Sleep-spindler, der findes i nREM2 og SWS. Hvis søvnens rolle var passiv beskyttelse mod interferens, ville en sådan sammenhæng ikke forventes; snarere en sammenhæng mellem tid i søvn (uanset søvn fase) og ydeevne ville forventes, som mere tid i søvn ville give mere beskyttelse mod indblanding14.
Yderligere støtte til den aktive rolle SWS i hukommelsen konsolidering er tydelig i undersøgelser af målrettede hukommelse reaktivering. I disse undersøgelser, en hukommelse er lært i forbindelse med en perceptuelle cue, for eksempel en lugt, og tilbagekaldelse af hukommelsen er større efter søvn, hvis cue er re-præsenteret under søvn, SWS i særdeleshed15. Selv om den underliggende mekanisme er drøftet16,17, en fremtrædende teori, systemer konsolidering teori, hævder, at erindringer kodet i hippocampus er stabiliseret i cortex selv hippocampal-neocortical dialog. Specifikt, kortikale langsomme bølger og sove spindler, der opstår i forbindelse med hippocampus krusninger forbundet med hukommelse reaktivering, støtte hukommelsen overførsel3.
Den rolle søvn i hukommelsen konsolidering under udvikling er mindre klar. Tidlig barndom er en periode af særlig interesse som børn begynder at overgå fra en bifasisk (bestående af en Mid-Day lur og en overnatning søvn bout) til en monofasiske søvnmønster. Nyere forskning tyder på, at denne overgang kan afspejle hjerne modning18. Dette argument er i overensstemmelse med empiriske data viser udviklingsmæssige ændringer i natten søvn (dvs. topografi af langsom bølge aktivitet) spejle, at af kortikale modning19.
Selv om der er flere adfærdsmæssige demonstrationer af natten søvn-afhængige konsolidering i børn20,21 og spædbørn22, forskning på neurale funda-ter af hukommelse konsolidering med Mid-dag søvn er lige begyndt at blive undersøgt. I banebrydende arbejde undersøger rollen som Mid-Day nationale handlingsplaner på hukommelse i førskolebørn, nationale handlingsplaner viste sig at beskytte erindringer af nyligt lærte oplysninger, mens hukommelsen blev reduceret (ved ~ 12%) da børn forblev vågne under NAP-intervallet23. Denne "NAP benefit" var størst hos børn, der misligholdte sædvanligvis (dvs. 5 eller flere gange om ugen målt med actigrafi) uanset deres alder. Ved at optage PSG i løbet af NAP blev det konstateret, at ændringen i hukommelsens ydeevne på tværs af NAP-perioden var specifikt forbundet med søvn spindel tæthed (antallet af Sleep-spindler pr. minut af nREM), hvilket tyder på NAP-kvalitet (ikke kvantitet) var en kritisk faktor i fremme af hukommelses fastholdelse (Se afsnittet om repræsentative resultater).
Denne undersøgelse fremhæver betydningen af PSG i at udforske forholdet mellem søvn og hukommelse under udvikling. Det peger på vigtigheden af at karakterisere søvn makro-(søvnstadier) og mikro-(kvaliteter af disse stadier såsom frekvenser og tilstedeværelsen af spindler) strukturer under lur for hukommelse konsolidering. Det fremhæver også vigtigheden af at vurdere søvn rytmer (karakterisering af børn som sædvanligt eller ikke-sædvanligt serviet). Selv om vores arbejde har karakteriseret funktionen af nationale handlingsplaner i visuospatiale læring (og mere for nylig følelsesmæssige24 og procedure25 læring), mange spørgsmål tilbage. For eksempel vil det være vigtigt at undersøge andre deklarative hukommelse opgaver for at vurdere generalisering af disse resultater og til at vurdere opgaver, der anvendes i førskole klasseværelser til at forstå specifikke parametre (f. eks, mængden af NAP fordel i forhold til læring) for miljømæssigt gyldige opgaver. Yderligere arbejde vil også være nødvendigt at forstå, når Wake er tilstrækkelig til hukommelse konsolidering. Således er vores mål at afystificere processen med at måle søvn og søvn afhængig hukommelse konsolidering hos børn. Vi giver praktiske tips til at undersøge fordelen ved en eftermiddagslur på deklarativ hukommelse i typisk at udvikle førskolebørn (ca. 3 til 4 år) ved hjælp af en edb visuospatiale hukommelse opgave samt metoder til vurdering af NAP habituality bruge actigraphy, Parent-Report og NAP fysiologi ved hjælp af PSG. Selv om disse metoder blev udviklet til førskolebørn, der NAP med varierende hyppighed, disse metoder kan tilpasses til enhver aldersgruppe.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Actiwatch Spectrum Plus Starter Kit</td>
			<td>Philips Respironics</td>
			<td>1109516</td>
			<td>Includes: Actiwatch Spectrum Plus Device, Actiware Software License, and manual</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Actiware software&#160;</td>
			<td>Philips Respironics&#160;</td>
			<td>1114828</td>
			<td>Alternatives may be available.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brain Analyzer</td>
			<td>Brain Products</td>
			<td>BV-BP-170-1000</td>
			<td>Alternatives may be available.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dell Latitude 5580 Laptop</td>
			<td>Dell</td>
			<td>X5580T [210-AKJR]</td>
			<td>Laptop for running MatLab, Actiware, and RemLogic as well as storing/uploading data</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EC2 cream</td>
			<td>Grass</td>
			<td>12643</td>
			<td>Possible alternatives include Ten20 paste and Lic2 electride cream</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Embla REMLogic software&#160;</td>
			<td>Natus Medical Inc.</td>
			<td>21475</td>
			<td>Alternatives may be available.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Embletta MPR PG Sys - XR - US</td>
			<td>Natus Medical Inc.</td>
			<td>12077</td>
			<td>Embletta system for PSG recordings</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Embletta MPR ST + Proxy Kit</td>
			<td>Natus Medical Inc.</td>
			<td>12696</td>
			<td>Attachment to Embletta to record PSG sensors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nuprep cleaning solution</td>
			<td>Natus Medical Inc.</td>
			<td>12643</td>
			<td>Possible alternatives may be available.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sleep Supplies Starter Kit for Embletta MPR ST/ST + Proxy</td>
			<td>Natus Medical Inc.</td>
			<td>12643</td>
			<td>Started kit for sleeping including guaze, EC2 cream, NuPrep cleaning solution, cotton swabs and more.&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring neural mechanisms underlying sleep-dependent memory consolidation during naps in early childhood

Søvn er afgørende for daglig drift. En vigtig funktion af søvn er konsolideringen af erindringer, en proces, der gør dem stærkere og mindre sårbare over for indblanding. De neurale mekanismer, der underliggende fordelen ved søvn til hukommelsen, kan undersøges ved hjælp af polysomnografi (PSG). PSG er en kombination af fysiologiske optagelser, herunder signaler fra hjernen (EEG), øjne (EOG) og muskler (EMG), der bruges til at klassificere søvnstadier. I denne protokol beskriver vi, hvordan PSG kan bruges sammen med adfærdsmæssige hukommelses vurderinger, actigrafi og Parent-Report til at undersøge søvn afhængig hukommelses konsolidering. Fokus i denne protokol er på den tidlige barndom, en periode af betydning som børn overgang fra bifasisk søvn (bestående af en lur og natten søvn) til monofasiske søvn (natten kun søvn). Effekten af søvn på hukommelsen ydeevne måles ved hjælp af en visualisering hukommelse vurdering på tværs af perioder med søvn og vågne-hvile. En kombination af actigrafi og overordnet rapport bruges til at vurdere søvn rytmer (dvs. kendetegnende børn som sædvanligt eller ikke-sædvanligt serviet). Endelig bruges PSG til at karakterisere søvnstadier og kvaliteter af disse stadier (såsom frekvenser og tilstedeværelsen af spindler) under lur. Fordelen ved at bruge PSG er, at det er det eneste værktøj i øjeblikket til rådighed til at vurdere søvnkvalitet og søvn arkitektur, peger på den relevante hjerne tilstand, der understøtter hukommelse konsolidering. De vigtigste begrænsninger af PSG er længden af tid, det tager at forberede optagelsen montage og at optagelser typisk overtages en sove købt. Disse begrænsninger kan overvindes ved at engagere unge deltagere i distraherende opgaver under anvendelse og kombinere PSG med actigrafi og selv/forælder-rapport foranstaltninger til at karakterisere søvn cyklusser. Sammen, denne unikke kombination af metoder giver mulighed for undersøgelser af , hvordan nationale handlingsplaner støtte læring i førskolebørn.

Ved hjælp af de procedurer, der er beskrevet her, undersøgte Kurdziel og kollegaer23 søvn afhængig hukommelses konsolidering under nationale handlingsplaner for førskolebørn. Resultaterne viste børns tilbagekaldelse nøjagtighed på visuospatiale hukommelse opgave efter en lur var bedre end deres tilbagekaldelse nøjagtighed efter en tilsvarende periode, hvor de forblev vågen (dvs., hvilket betyder en "NAP fordel", figur 4). Desuden, dem, d...

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Neural Mechanisms Underlying Sleep-Dependent Memory Consolidation During Naps in Early Childhood at JoVE.com

Measuring Neural Mechanisms Underlying Sleep-Dependent Memory Consolidation During Naps in Early Childhood

Denne protokol beskriver metoder, der anvendes til at undersøge neurale mekanismer underliggende søvn afhængig hukommelse konsolidering under lur i den tidlige barndom. Det omfatter procedurer for undersøgelse af effekten af søvn på adfærdsmæssige hukommelse ydeevne, samt anvendelse og registrering af både polysomnografi og actigrafi.

Måling af neurale mekanismer underliggende søvn afhængig hukommelse konsolidering under lur i den tidlige barndom

Sleep is critical for daily functioning. One important function of sleep is the consolidation of memories, a process that makes them stronger and less ...

Denne protokol giver mulighed for måling af søvnafhængig hukommelse konsolidering hos børn og giver en praktisk tilgang til at undersøge fordelen ved napping på deklarativ hukommelse i typisk udvikle børn. Resultaterne af denne teknik vil have konsekvenser for førskoleundervisning, da de vil give empirisk baserede anbefalinger til lur længder i førskoleklasseværelser. Den største fordel ved denne metode er, at det kan bruges til at vurdere både søvn distribution og søvn arkitektur, som giver data om hjernen stater, der understøtter hukommelse konsolidering.Selv om disse metoder blev udviklet til at undersøge hukommelse konsolidering under lur i førskolealderen børn, de kan tilpasses til brug med alle aldersgrupper og til natten søvn anfald. Korrekt elektrode site måling og forberedelse er afgørende for at opnå lav impedans og høj kvalitet data, som kan være svært i førskolebørn. Demonstration af proceduren med Tamara Allard vil være Arcadia Ewell og Benjamin Weinberg, forskningsassistenter i laboratoriet.Efter at have forklaret proceduren til barnet og forælder ved hjælp af alderssvarende materialer, har barnet deltage i en stille aktivitet. Ved hjælp af en fleksibel målebånd og kina markør, måle afstanden fra inion til nasion, og placere et mærke på halvvejs punkt. Mål afstanden fra det præaurkulære hak på det ene øre til det præaurkulære hak på det andet øre, og placer et mærke på halvvejspunktet.Skæringspunktet mellem disse to mærker er referencepunktet eller CZ. Mål 10% af inionen til nasion afstand op fra inion og 10% af præauricular hak til præauricular hak måling fra dette punkt på hver side. Derefter gør O tre mærker på den ene side og O fire mærket på den anden. Mål 20% af det præaurkulære hak for at præaurkulære hakmåling fra referencepunktet på hver side af hovedet, og gør C tre og C fire mærker på hver side.Mål 20% af inionen til nasion afstand op fra referencepunktet, og måle ud 20% af den præaurkulære hak til præauricular hak måling fra dette punkt på hver side. Derefter gøre F tre og F fire mærker på hver side af dette punkt. Når alle mærkerne er placeret, skal du bruge en spritserviet til at rengøre det første elektrodested, før du bruger en let slibende gel til at eksfoliere huden.Fjern eventuelt resterende rengøringsmateriale, og fyld en elektrode med elektrodecreme. For elektroder, der placeres, hvor håret er til stede, anvende en ekstra dråbe elektrode creme til en gaze firkant, og placere gaze på bagsiden af elektroden. Placer elektroencefalografi elektroder på hver markeret placering på hovedbunden, på hver mastoid, og i midten af panden.Placer den højre elektrookulografi elektrode tilstødende og lidt overlegen i forhold til ydersiden af højre øje, og placere venstre elektrookulografi elektrode til ydersiden og lidt ringere end venstre øje. Placer en elektromyografi elektrode på højre kind, lige over smil linje, og få barnet sige ordet mælk højt, mens følelse for det sted, hvor muskelsammentrækninger i nakke og hage er maksimal, at placere en anden elektromyograf elektrode på venstre side, lige over, hvor hagen opfylder halsen, støder op til spiserøret. Når alle elektroderne er placeret, fastgøres elektroderne til optageenheden, og optagelsen påbegyndes for at sikre, at alle elektroderne består impedanstesten.For at administrere kodningsfasen af visuospatial hukommelsesopgave skal du angive et alderssvarende antal til-være-huskede stimuli og lede barnet til at identificere hvert billede ved navn. Bed barnet om at huske placeringen af hvert billede i gitteret og erstatte kortene med tomme billeder. Derefter præsentere billederne en ad gangen, og bede barnet om at identificere den tidligere placering af billedet i nettet, informere barnet om, hvorvidt den korrekte placering blev angivet.Når barnet har nået en grænse på 75 % korrekt billedidentifikation, skal du administrere den umiddelbare tilbagekaldelsesfase. Præsenter billederne igen én ad gangen, og bed barnet om at huske den tilsvarende placering uden at give visuel eller mundtlig feedback og sondere hvert element kun én gang. Ved afslutningen af den umiddelbare tilbagekaldelse fase, har barnet bruge toilettet, før der indledes barnets typiske pre-nap rutine.Lad barnet lur i deres typiske lur placering. Derefter udføre den forsinkede tilbagekaldelse fase for visuospatial hukommelse opgave som tidligere påvist for den umiddelbare tilbagekaldelse fase ca 15 til 30 minutter efter barnet vågner for at undgå søvn inerti. Ved afslutningen af den forsinkede tilbagekaldelsesvurdering skal du bruge vandbaseret spray til at fjerne elektroderne.For elektroder anvendes med tape, skal du bruge en vatrondel dyppet med baby olie til at mætte båndet, før forsigtigt trække båndet op fra hjørnerne. I denne repræsentative eksperiment, børns tilbagekaldelse nøjagtighed på visuospatial hukommelse opgave efter en lur var bedre end deres tilbagekaldelse nøjagtighed efter en lignende periode, hvor de forblev vågen, hvilket betyder en lur fordel. Desuden, dem, der tilbragte den foregående dag i kølvandet tilstand ikke inddrive erindringer under natten søvn.Af interesse, lur fordel var kun signifikant hos børn, der nappede sædvanligt. Desuden var præstationen på den visuospatiale hukommelsesopgave relateret til de data, der blev indhentet fra PSG-optagelserne under luren. Specifikt, jo færre søvn spindler registreres under den ikke-hurtige øjenbevægelse fase to søvn var relateret til en bedre umiddelbar tilbagekaldelse nøjagtighed.Vigtigere er det, at der var en positiv sammenhæng mellem ændringen i tilbagekaldelse efter lur og søvn spindeltæthed under ikke-hurtige øjenbevægelser fase to søvn. Ingen anden måling af søvnfysiologi blev bestemt til at være relateret til hukommelsens ydeevne. Selv om dette papir fokuserer på PSG, en fuldstændig forståelse af søvn-afhængige hukommelse konsolidering vil afhænge af korrekt administration af komplementære teknikker, såsom aktigrafi og forælder rapport, til at bestemme søvn cykler.For at sammenligne data fra nap og wake promotion betingelser, er det vigtigt at holde betingelserne så ens som muligt med hensyn til deres varighed og forstyrrende, distraherende indhold. Denne teknik kan forbedre vores forståelse af forholdet mellem søvn og hukommelse i den tidlige barndom, en periode af udviklingsbestemt betydning som børn overgang fra bifasiske til monofasiske søvnmønstre.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Combining Behavioral Endocrinology and Experimental Economics: Testosterone and Social Decision Making

Behavioral endocrinological research in humans as well as in animals suggests that testosterone plays a key role in social interactions. Studies in ...

Mouse in Utero Electroporation: Controlled Spatiotemporal Gene Transfection

Mouse in Utero Electroporation: Controlled Spatiotemporal Gene Transfection

In order to understand the function of genes expressed in specific region of the developing brain, including signaling molecules and axon guidance ...

Investigating the Neural Mechanisms of Aware and Unaware Fear Memory with fMRI

Pavlovian fear conditioning is often used in combination with functional magnetic resonance imaging (fMRI) in humans to investigate the neural substrates ...

Extinction Training During the Reconsolidation Window Prevents Recovery of Fear

Extinction Træning Under Efterpakning Window Forhindrer Recovery of Fear

Fear is maladaptive when it persists long after circumstances have become safe. It is therefore crucial to develop an approach that persistently prevents ...

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Optisk registrering af suprathreshold neurale aktivitet med enkelt-celle-og single-spike opløsning

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Hippocampal Insulin Microinjection and In vivo Microdialysis During Spatial Memory Testing

Hippocampal Insulin Microinjection and In vivo Microdialysis During Spatial Memory Testing

Hippocampale Insulin Mikroinjektion og<em&gt; In vivo</em&gt; Mikrodialyse Under Spatial Memory Test

Glucose metabolism is a useful marker for local neural activity, forming the basis of methods such as 2-deoxyglucose and functional magnetic resonance ...

Whole Cell Patch Clamp for Investigating the Mechanisms of Infrared Neural Stimulation

Hele Cell Patch Clamp for Undersøgelse af mekanismerne i Infrarød Neural Stimulation

It has been  demonstrated in recent years that pulsed, infrared laser light can be used to  elicit electrical responses in neural tissue, independent of ...

A Lateralized Odor Learning Model in Neonatal Rats for Dissecting Neural Circuitry Underpinning Memory Formation

En lateraliseret Lugt Learning Model hos neonatale rotter til Dissecting Neural Circuitry Underbygning hukommelsesdannelse

Rat pups during a critical postnatal period (&#8804; 10 days) readily form a preference for an odor that is associated with stimuli mimicking maternal ...

Measuring In Vivo Changes in Extracellular Neurotransmitters During Naturally Rewarding Behaviors in Female Syrian Hamsters

Measuring In Vivo Changes in Extracellular Neurotransmitters During Naturally Rewarding Behaviors in Female Syrian Hamsters

Måling In Vivo ændringer i ekstracellulær neurotransmittere under naturligt belønne adfærd i kvindelige syriske hamstere

The ability to measure neurotransmitter release on a rapid time scale allows patterns of neurotransmission to be linked to specific behaviors or ...

Homochronic Transplantation of Interneuron Precursors into Early Postnatal Mouse Brains

Homochronic Transplantation af Interneuron prækursorer i tidlige Postnatal mus hjerner

Neuronal fate determination and maturation requires an intricate interplay between genetic programs and environmental signals. However, disentangling the ...