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

De auteurs willen het Neurocognitieve ontwikkelings laboratorium van de Universiteit van Maryland, College Park en het Somneuro Lab aan de Universiteit van Massachusetts, Amherst, bedanken voor de hulp bij dit project. De financiering werd verstrekt door NIH (HD094758) en NSF (BCS 1749280) aan TR en RS. Representatieve resultaten werden gefinancierd door NIH HL111695.

Voorafgaand aan het begin van een onderzoekprocedures, schriftelijke toestemming moet worden verkregen van de ouder en mondelinge toestemming moet worden verkregen van het kind voor alle studie procedures.
Opmerking: Zie afbeelding 2 voor een overzicht van de procedures.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60200/60200fig2.jpg"> Figuur 2: overzicht van het protocol. Elk vierkant vertegenwoordigt één dag. <...

<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>

In dit artikel wordt beschreven hoe om te onderzoeken slaap afhankelijke consolidatie van declaratief geheugen tijdens nap's in de vroege kindertijd. Methoden omvatten gedrags beoordeling van het geheugen over NAP en wakker omstandigheden, actigrafie en ouder-rapport om te beoordelen van de cycli van de slaap, en PSG om te beoordelen van de slaap architectuur. Deze unieke combinatie is essentieel voor het beoordelen van geheugen, het karakteriseren van slaap cycli, en het onderzoeken van de neurale mechanismen onderligge...

Gezien de prevalentie van slaap in onze dagelijkse routine, is het belangrijk om zijn functie te begrijpen. Studies met deze doelstelling vereisen een precieze meting van de slaap. Polysomnography (PSG) is de goud-standaard maat van de slaap. PSG zorgt voor objectieve, kwantitatieve meting van de slaap met een hoge temporele resolutie en kan nuttig zijn voor zowel onderzoek als klinische doeleinden. PSG is een combinatie van fysiologische opnames. Een PSG-montage omvat minimaal de volgende maatregelen: elektro-encefalografie (EEG), elektrooculografie (EOG) en elektro myografie (EMG). Deze maatregelen beoordelen elektrische potentialen van de hersenen, de ogen, en spieren respectievelijk, en toestaan voor de indeling van de slaap stadia (Zie Figuur 1). Andere maatregelen, zoals elektrocardiografie (ECG), ademhaling, en Pulse oximetrie kunnen worden opgenomen om de aanwezigheid van ongeordende slaap te identificeren.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60200/60200fig1b.jpg"> Figuur 1: voorbeeld van de plaatsing van de elektrode en beschrijving van de activiteit vastgelegd via PSG. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60200/60200fig1blarge.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>
PSG laat slaap worden gekarakteriseerd in vier verschillende slaap stadia: niet-snelle oogbeweging (Non-REM) fase 1 (nREM1; 4 − 7 Hz), Non-REM fase 2 (nREM2; 12 − 15 Hz) en Non-REM fase 3 (beter bekend als Slow Wave Sleep [SWS]; 0,5 − 4 Hz) en Rapid-Eye-beweging (REM slaap. nREM1 markeert de slaap begin, en wordt geïdentificeerd op basis van verminderde spierspanning in de EMG heroverd en gemengde amplitude EEG oscillaties ten opzichte van de Alfa waargenomen in rust wakker. Dit wordt gevolgd door nREM2, die kan worden onderscheiden door de aanwezigheid van slaap spindels (korte uitbarstingen van Sigma frequentie activiteit; 11 − 16 Hz) en K-complexen (enkele langzame golven die zich onderscheiden van de omringende activiteit) in het EEG. SWS wordt gekenmerkt door verschillende langzame frequentie-oscillaties met hoge amplitude. REM-slaap wordt gekenmerkt door snelle lage-amplitude oscillerende hersenactiviteit zeer vergelijkbaar met die waargenomen tijdens de Wake. Echter, wat REM-slaap van wakker onderscheidt, is dat het ook wordt gekenmerkt door fasische snelle oogbewegingen (vandaar de moniker REM) en spier atonia. In de loop van een slaap bout, slaap stadia worden cyclisch ervaren, met een snelheid van ongeveer 90 min/cyclus.
Slaap volgt ook het circadiane ritme, met slaap aanvallen plaatsvinden in 24-h cycli. Slaap timing en consistentie kunnen invloed hebben op de slaapfunctie en zijn ook belangrijk om te beoordelen. Hoewel PSG noodzakelijk is om slaap stadia te karakteriseren, is het tijdrovend om toe te passen en daarom niet ideaal voor het beoordelen van meerdere slaap aanvallen (bijv. meerdere nachten slaap, nap's en nachtrust). Voor dit, actigrafie is gunstig. Actigrafie maakt gebruik van een Tri-axiale versnellingsmeter, meestal op de pols, om de slaap te schatten op basis van de afwezigheid van beweging. Hoewel actigrafie niet kan worden gebruikt om de slaap stadia te karakteriseren, is aangetoond dat het betrouwbaar is bij het detecteren van de slaap begin en het begin van de Wake (inclusief slaap fragmentatie of ontwaken na slaap begin) in een reeks populaties van baby's1 tot oudere volwassenen2 . Zowel PSG als actigrafie zijn de voorkeurs methoden voor zelf-/moederrapport metingen. Zelf/ouder-rapport maatregelen zijn eenvoudig te beheren en relatief goedkoop, maar ze zijn ook onderhevig aan bias en niet-naleving. Ten slotte is het vermeldenswaard dat deze methoden kunnen worden gebruikt in combinatie om te kapitaliseren op de sterke punten van elk. Zo kan PSG worden gecombineerd met actigrafie en/of zelf/ouder-rapport om zowel de nachtelijke slaapkwaliteit te verkrijgen als de controle van slaap hoeveelheden of slaap-waak cycli, vooral over lange duur (bijv. weken of maanden).
Een functie van de slaap die bijzondere interesse heeft vergaard is slaap-afhankelijke geheugen consolidatie, de verwerking van herinneringen die hen sterker en minder kwetsbaar voor interferentie3laat. Hoewel geheugen consolidatie kan plaatsvinden tijdens de wake bij kinderen4 en volwassenen5, is er aanzienlijke bewijs dat consolidatie wordt verbeterd tijdens de slaap. Afgelopen onderzoek heeft gedrags voorbeelden van slaap-afhankelijke geheugen consolidatie gegeven door het vergelijken van veranderingen in de geheugenprestaties na een slaap interval (bijv. 8 pm − 8 am) tot veranderingen na een gelijkwaardig interval dat wakker is (bijv. 8 am − 8 pm). Bij volwassenen, herinneringen worden beschermd6 of zelfs verbeterd7 na een slaap interval terwijl herinneringen meestal verval over een equivalente interval van Wake. Er zijn besturingselementen gebruikt die de prestatie wijzigingen van circadiane invloeden op8,9,10dissociëren. Vergelijkbare voordelen van slaap worden bijvoorbeeld waargenomen bij het vergelijken van prestaties over een Mid-Day NAP naar een equivalente Mid-Day Wake period9.
Hoewel slaap ooit werd gedacht aan een passief proces weerspiegelen, gewoon het beschermen van herinneringen van verval of interferentie, moderne theorieën suggereren slaap speelt een actievere rol en eigenlijk bevordert geheugen door heractiveringen11,12 ,13. Ondersteuning voor dit komt uit waargenomen correlaties tussen gedragsmaatregelen van geheugen consolidatie over de slaap (verandering in geheugen terugroepen na slaap in vergelijking met voor slaap) en specifieke aspecten van slaap fysiologie. Voor veel declaratieve geheugen taken, geheugen consolidatie wordt geassocieerd met aspecten van non-REM-slaap, specifiek maatregelen van SWS of slaap spindels gevonden in nREM2 en SWS. Als de rol van de slaap passieve bescherming tegen interferentie was, zou een dergelijke correlatie niet worden verwacht; eerder een correlatie tussen de tijd in slaap (ongeacht de slaap fase) en de prestaties zou worden verwacht, als meer tijd in slaap zou bieden meer bescherming tegen interferentie14.
Aanvullende ondersteuning voor de actieve rol van SWS in geheugen consolidatie is duidelijk in studies van gerichte geheugen reactivering. In deze studies, een geheugen wordt geleerd in de context van een perceptuele Hint, bijvoorbeeld een geur, en terugroepen van het geheugen is groter na de slaap als de hint opnieuw wordt gepresenteerd tijdens de slaap, SWS in het bijzonder15. Hoewel het onderliggende mechanisme wordt besproken16,17, een prominente theorie, systemen consolidatie theorie, beweert dat herinneringen gecodeerd in de Hippocampus worden gestabiliseerd in de cortex hoewel hippocampal-neocortical dialoog. Specifiek, corticale langzame golven en slaap spindels, die optreden in combinatie met hippocampal rimpelingen geassocieerd met geheugen reactivering, ondersteuning van de geheugen overdracht3.
De rol van slaap in geheugen consolidatie tijdens de ontwikkeling is minder duidelijk. Vroege kindertijd is een periode van bijzonder belang als kinderen beginnen te overstappen van een bifasische (bestaande uit een dutje van een dag en een nachtelijke slaap bout) naar een monofasisch slaappatroon. Recent onderzoek suggereert dat deze overgang kan weerspiegelen de hersenen rijping18. Dit argument is consistent met empirische gegevens die veranderingen in de ontwikkeling van de nachtrust (d.w.z. topografie van langzame Golf activiteit) spiegelen die van corticale rijping19.
Hoewel er verschillende gedrags demonstraties van de nachtelijke slaap-afhankelijke consolidatie bij kinderen20,21 en zuigelingen22, onderzoek naar de neurale onderbouwing van geheugen consolidatie met Mid-Day slaap zijn net beginnen te worden onderzocht. In baanbrekend werk dat de rol van Mid-Day nap's op het geheugen in voorschoolse kinderen onderzoekt, werden nap's getoond om herinneringen van recent geleerde informatie te beschermen, terwijl het geheugen werd verlaagd (door ~ 12%) Wanneer kinderen wakker bleven tijdens het NAP-interval23. Dit "NAP-voordeel" was het grootst bij kinderen die gewoonlijk (d.w.z. 5 of meer keer per week, zoals gemeten met actigrafie), onafhankelijk van hun leeftijd, hebben aangeboord. Door het opnemen van PSG tijdens het NAP bleek de verandering in de geheugenprestaties over de NAP-periode specifiek te zijn gekoppeld aan de slaap-spil dichtheid (het aantal slaap spindels per minuut van nREM), wat suggereert dat NAP-kwaliteit (geen hoeveelheid) een kritieke factor was in bevordering van geheugen retentie (Zie de sectie representatieve resultaten).
Deze studie belicht de betekenis van PSG in het verkennen van de relaties tussen slaap en geheugen tijdens de ontwikkeling. Het wijst op het belang van het karakteriseren van slaap macro-(slaap stadia) en micro-(kwaliteiten van die stadia zoals frequenties en de aanwezigheid van spindels) structuren tijdens nap's voor geheugen consolidatie. Het benadrukt ook het belang van het beoordelen van slaap ritmes (karakteriseren van kinderen als gewone of niet-gewone nappers). Hoewel ons werk de functie van nap's in visuospatial learning heeft gekarakteriseerd (en meer recentelijk emotionele24 en procedurele25 -leren), blijven er veel vragen over. Het is bijvoorbeeld belangrijk om andere declaratieve geheugen taken te onderzoeken om de generalizability van deze bevindingen te beoordelen en om taken te beoordelen die in voorschoolse klaslokalen worden gebruikt om specifieke parameters te begrijpen (bijvoorbeeld het bedrag van NAP-voordeel ten opzichte van leren) voor ecologisch geldige taken. Extra werk zal ook nodig zijn om te begrijpen wanneer wakker voldoende is voor geheugen consolidatie. Ons doel is dus om het proces van het meten van slaap en slaap-afhankelijke geheugen consolidatie bij kinderen te demystificeren. We bieden praktische tips voor het onderzoeken van het voordeel van een middagdutje op declaratief geheugen bij het ontwikkelen van kleuters (ongeveer 3 tot 4 jaar oud) met behulp van een computergestuurde visuospatiale geheugen taak en methoden voor het beoordelen van gegemanierd NAP met behulp van actigrafie, ouder-rapport en NAP-fysiologie met behulp van PSG. Hoewel deze methoden zijn ontwikkeld voor voorschoolse leeftijd kinderen die met wisselende frequentie NAP, deze methoden kunnen worden aangepast aan elke leeftijdsgroep.

<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

Slaap is van cruciaal belang voor de dagelijkse werking. Een belangrijke functie van slaap is de consolidatie van herinneringen, een proces dat ze sterker maakt en minder kwetsbaar voor interferentie. De neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan het voordeel van slaap voor geheugen kunnen worden onderzocht met behulp van polysomnografie (PSG). PSG is een combinatie van fysiologische opnames, waaronder signalen van de hersenen (EEG), ogen (EOG) en spieren (EMG) die worden gebruikt om slaap stadia te classificeren. In dit protocol beschrijven we hoe PSG kan worden gebruikt in combinatie met gedragsgeheugenassessments, actigrafie en bovenliggend rapport om slaap-afhankelijke geheugen consolidatie te onderzoeken. De focus van dit protocol ligt op de vroege kindertijd, een periode van betekenis als kinderen overgang van bifasische slaap (bestaande uit een NAP en nachtrust) naar monofasische slaap (alleen 's nachts slapen). De effecten van slaap op de prestaties van het geheugen worden gemeten met behulp van een visuospatiale geheugen beoordeling over perioden van slaap en wakker-rest. Een combinatie van actigrafie en bovenliggend rapport wordt gebruikt om slaap ritmes te beoordelen (d.w.z. het karakteriseren van kinderen als gewone of niet-gewone nappers). Ten slotte wordt PSG gebruikt om de slaap stadia en kwaliteiten van die stadia (zoals frequenties en de aanwezigheid van spindels) tijdens nap's te karakteriseren. Het voordeel van het gebruik van PSG is dat het de enige tool is die momenteel beschikbaar is om de slaapkwaliteit en slaap architectuur te beoordelen, wijzend op de relevante hersentoestand die geheugen consolidatie ondersteunt. De belangrijkste beperkingen van PSG zijn de tijdsduur die het duurt om de opname montage voor te bereiden en dat opnames meestal worden overgenomen van een gekochte slaap. Deze beperkingen kunnen worden overwonnen door jonge deelnemers te betrekken bij afleidende taken tijdens het gebruik en het combineren van PSG met actigrafie en zelf/ouder-rapport maatregelen om slaap cycli te karakteriseren. Samen, deze unieke combinatie van methoden maakt het mogelijk voor onderzoek naar hoe nap's ondersteunen leren in voorschoolse kinderen.

Met behulp van de hier beschreven procedures, Kurdziel en collega's23 onderzocht slaap-afhankelijke geheugen consolidatie tijdens nap's in voorschoolse kinderen. De resultaten toonden de juistheid van de terugroepactie van kinderen op de taak visuospatiaal geheugen nadat een NAP beter was dan hun Recall-nauwkeurigheid na een vergelijkbare periode waarin ze wakker bleven (d.w.z. een "NAP-voordeel", Figuur 4). Bovendien, degenen die de voorgaande dag...

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

Dit protocol beschrijft de methoden die worden gebruikt voor het onderzoeken van neurale mechanismen onderliggende slaap-afhankelijke geheugen consolidatie tijdens nap's in de vroege kindertijd. Het omvat procedures voor het onderzoeken van het effect van slaap op gedragsgeheugen prestaties, evenals de toepassing en opname van zowel polysomnografie als actigrafie.

Het meten van neurale mechanismen onderliggende slaap-afhankelijke geheugen consolidatie tijdens Nap's in de vroege kindertijd

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

Dit protocol maakt het mogelijk voor de meting van slaap-afhankelijke geheugen consolidatie bij kinderen en biedt een praktische aanpak voor het onderzoeken van het voordeel van een dutje op declaratieve geheugen in typisch ontwikkelende kinderen. De resultaten van deze techniek zullen implicaties voor voorschools onderwijs hebben, aangezien zij empirisch gebaseerde aanbevelingen voor dutjelengtes in kleuterklaslokalen zullen verstrekken. Het belangrijkste voordeel van deze methode is dat het kan worden gebruikt om zowel slaapverdeling als slaaparchitectuur te beoordelen, die gegevens verstrekken over hersentoestanden die geheugenconsolidatie ondersteunen.Hoewel deze methoden zijn ontwikkeld voor het onderzoeken van geheugen consolidatie tijdens dutjes in kleuters, kunnen ze worden aangepast voor gebruik met elke leeftijdsgroep en voor 's nachts slaap periodes. Een goede meting en voorbereiding van de elektrodesite zijn van cruciaal belang voor het bereiken van lage impedantie en hoogwaardige gegevens, wat moeilijk kan zijn bij kleuters. Het aantonen van de procedure met Tamara Allard zal Arcadia Ewell en Benjamin Weinberg, onderzoeksassistenten in het laboratorium.Na het uitleggen van de procedure aan het kind en de ouder met behulp van leeftijdsgebonden materialen, laat het kind deelnemen aan een rustige activiteit. Met behulp van een flexibele meetlint en porseleinmarkering meet u de afstand van de inion tot nasion en plaatst u een markering halverwege. Meet de afstand van de preauriculaire inkeping op het ene oor tot de preauriculaire inkeping op het andere oor en plaats halverwege een markering.Het snijpunt van deze twee markeringen is het referentiepunt, of CZ. Meet 10% van de inion tot nasion afstand van de inion en 10% van de preauriculaire inkeping preauriculaire inkeping aan preauriculaire inkeping meting vanaf dit punt aan weerszijden. Maak dan de O drie merken aan de ene kant en de O vier merk op de andere. Meet 20% van de preauriculaire inkeping tot preauriculaire inkepingmeting vanaf het referentiepunt aan weerszijden van het hoofd, en maak de C drie en C vier merken aan elke kant.Meet 20% van de inion tot nasion afstand van het referentiepunt, en meet 20% van de preauriculaire inkeping preauriculaire inkeping aan preauriculaire inkeping meting vanaf dit punt aan weerszijden. Maak dan de F drie en F vier merken aan elke kant van dit punt. Wanneer alle merken zijn geplaatst, gebruik dan een alcoholuitstrijkje om de eerste elektrodelocatie schoon te maken voordat u een licht schurende gel gebruikt om de huid te scrubben.Verwijder eventueel restreinigingsmateriaal en vul een elektrode met elektrodecrème. Voor elektroden worden geplaatst waar haar aanwezig is, breng een extra druppel elektrode crème op een gaas vierkant, en plaats het gaas op de achterkant van de elektrode. Plaats de elektro-encefalografie elektroden op elke gemarkeerde locatie op de hoofdhuid, op elke mastoïde, en in het midden van het voorhoofd.Plaats de rechter elektrofografie elektrode aangrenzend en iets superieur aan de buitenkant van het rechteroog, en plaats de linker elektrofografie elektrode aan de buitenkant en iets inferieur aan het linkeroog. Plaats een elektromyografie elektrode op de rechter wang, net boven de glimlach lijn, en hebben het kind zeggen het woord melk hardop, terwijl het gevoel voor de locatie waar de spiercontracties in de nek en kin zijn maximaal, om een tweede elektromyograaf elektrode aan de linkerkant, net boven waar de kin voldoet aan de nek, grenzend aan de slokdarm. Wanneer alle elektroden zijn geplaatst, bevestigt u de elektroden aan het opnameapparaat en start u de opname om ervoor te zorgen dat alle elektroden de impedantietest doorstaan.Om de coderingsfase van de visuospatiale geheugentaak toe te dienen, stelt u een leeftijdsgesch boegbeeld van te onthouden stimuli uit en leidt u het kind om elke afbeelding bij naam te identificeren. Instrueer het kind om de locatie van elke afbeelding binnen het raster te onthouden en vervang de kaarten door lege afbeeldingen. Presenteer vervolgens de beelden één voor één en vraag het kind om de vorige locatie van de afbeelding binnen het raster te identificeren en het kind te informeren of de juiste locatie al dan niet is aangegeven.Nadat het kind een drempel van 75% correcte beeldidentificatie heeft bereikt, dient u de onmiddellijke terugroepfase toe. Presenteer de afbeeldingen opnieuw een voor een, en vraag het kind om de overeenkomstige locatie herinneren zonder visuele of verbale feedback en sonderen elk item slechts een keer. Aan het einde van de onmiddellijke terugroepfase, laat het kind het toilet gebruiken voordat het de typische pre-nap routine van het kind initieert.Laat het kind dutje in hun typische dutje locatie. Voer vervolgens de vertraagde terugroepfase voor de visuospatial geheugentaak uit zoals eerder aangetoond voor de onmiddellijke terugroepfase ongeveer 15 tot 30 minuten nadat het kind wakker wordt om slaapinertie te voorkomen. Gebruik aan het einde van de vertraagde terugroepingsbeoordeling spray op waterbasis om de elektroden te verwijderen.Voor elektroden toegepast met tape, gebruik maken van een wattenstaafje doordrenkt met babyolie om de tape te verzadigen voordat voorzichtig trekken de tape uit de hoeken. In dit representatieve experiment, kinderen terugroepen nauwkeurigheid op de visuospatial geheugen taak na een dutje was beter dan hun terugroepnauwkeurigheid na een vergelijkbare periode waarin ze wakker bleven, wat betekent dat een dutje voordeel. Bovendien, degenen die de vorige dag doorgebracht in de wake conditie niet herstellen herinneringen tijdens de nachtrust.Van belang, het dutje voordeel was alleen significant bij kinderen die geluisd gewoonlijk. Bovendien hield de prestaties van de visuospatial-geheugentaak verband met de gegevens die tijdens het nap uit de PSG-opnames werden verkregen. Specifiek, de minder slaapspindels opgenomen tijdens de niet-snelle oogbeweging fase twee slaap was gerelateerd aan een betere onmiddellijke recall nauwkeurigheid.Belangrijk is dat er een positieve correlatie was tussen de verandering in terugroepactie na het dutje en slaapspindeldichtheid tijdens niet-snelle oogbeweging fase twee slaap. Geen enkele andere maatregel van de slaap fysiologie werd vastgesteld te worden gerelateerd aan de prestaties van het geheugen. Hoewel deze paper zich richt op PSG, zal een volledig begrip van slaapafhankelijke geheugenconsolidatie afhangen van een goede toediening van complementaire technieken, zoals actigrafie en ouderrapport, om slaapcycli te bepalen.Om gegevens verkregen uit de nap- en wakepromotievoorwaarden te vergelijken, is het belangrijk om de omstandigheden zo vergelijkbaar mogelijk te houden in termen van hun duur en storende, afleidende inhoud. Deze techniek kan ons begrip van de relatie tussen slaap en geheugen tijdens de vroege kindertijd verbeteren, een periode van ontwikkelingsbelang als kinderen de overgang van bifasische naar monofasische slaappatronen.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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

De combinatie van Behavioral Endocrinologie en Experimentele Economie: Testosteron en Sociaal 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

Muis In Utero Elektroporatie: Gecontroleerde spatiotemporele Gene Transfectie

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

Onderzoek naar de neurale mechanismen van Aware en zich niet bewust Fear geheugen met 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

Uitsterven Training Tijdens de verdichting Window Voorkomt 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

Optische registratie van suprathreshold neurale activiteit met single-cell en single-spike resolutie

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

Insuline en hippocampale Microinjection<em&gt; In vivo</em&gt; Microdialyse Tijdens ruimtelijk geheugen testen

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

Whole Cell Patch Clamp voor Onderzoek naar de mechanismen van Infrarood Neural Stimulatie

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

Een gelateraliseerde Geur Learning Model in pasgeboren ratten voor Prepareernaald Neural Circuits Underpinning Memory Formation

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

Meten van In Vivo veranderingen in extracellulaire Neurotransmitters tijdens natuurlijk belonen van gedrag in vrouwelijke Syrische Hamsters

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 transplantatie van Interneuron precursoren in vroege postnatale muis hersenen

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