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 gjerne takke nevrokognitive Development Lab ved University of Maryland, College Park og Somneuro Lab ved University of Massachusetts, Amherst for å få hjelp med dette prosjektet. Finansiering ble gitt av NIH (HD094758) og NSF (BCS 1749280) til TR og RS. Representative resultater ble finansiert av NIH HL111695.

Før begynnelsen noen forsknings prosedyrer, skriftlig samtykke bør innhentes fra den overordnede og verbale samtykke bør innhentes fra barnet for alle studie prosedyrer.
Merk: se figur 2 for en oversikt over prosedyrene.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60200/60200fig2.jpg"> Figur 2: oversikt over protokollen. Hver firkant representerer én dag. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60200/602...

<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 artikkelen beskriver hvordan du undersøker søvn avhengig konsolidering av forklarende minne under lur i tidlig barndom. Metoder inkluderer atferds vurdering av hukommelse over lur og våken forhold, actigraphy og foreldre-rapport for å vurdere søvn sykluser, og PSG å vurdere søvn arkitektur. Denne unike kombinasjonen er avgjørende for å vurdere hukommelse, karakteriserer søvn sykluser, og undersøke de nevrale mekanismer underliggende fordel for søvn på minne. Representative resultater tyder på at læri...

Gitt søvn prevalens i vår daglige rutine, er det viktig å forstå dens funksjon. Studier med dette målet krever presis måling av søvn. Polysomnografi (PSG) er en gull-standard mål på søvn. PSG tillater objektiv, kvantitativ måling av søvn med høy Temporal oppløsning og kan være nyttig for både forskning og kliniske formål. PSG er en kombinasjon av fysiologiske innspillinger. Minst, en PSG montasje inkluderer følgende tiltak: Elektroencefalogram (EEG), electrooculography (EOG), og Elektromyografi (EMG). Disse tiltakene vurderer elektriske potensialer fra hjernen, øynene og musklene, og tillater klassifisering av søvn faser (se figur 1). Andre tiltak, slik som elektrokardiografi (EKG), åndedrett og puls oksymetri, kan inkluderes for å identifisere tilstedeværelsen av forstyrrelser i søvn.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60200/60200fig1b.jpg"> Figur 1: eksempel plassering av elektrode og beskrivelse av aktivitet som er registrert via PSG. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60200/60200fig1blarge.jpg" target="_blank">Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a>
PSG lar søvnen karakteriseres i fire atskilte søvn trinn: ikke-rask øyebevegelse (ikke-REM) trinn 1 (nREM1; 4 − 7 Hz), ikke-REM-trinn 2 (nREM2; 12 − 15 Hz), og ikke-REM-trinn 3 (mer kjent som langsom bølge søvn [SWS], 0,5 − 4 Hz) og rask øyebevegelse (REM søvn. nREM1 markerer søvn utbruddet, og er identifisert basert på redusert muskeltonus i EMG Recoding og blandet amplitude EEG svingninger i forhold til Alpha observert i hvile kjølvannet. Dette etterfølges av nREM2, som kan skilles ved tilstedeværelsen av søvn aksling (korte pakker med Sigma frekvens aktivitet; 11 − 16 Hz) og K-komplekser (enkelt sakte-bølger som skiller seg ut fra den omkringliggende aktiviteten) i EEG. SWS er preget av distinkte langsom frekvens høy amplitude EEG svingninger. REM søvn er preget av rask lav amplitude oscillasjon hjerne aktivitet svært lik som observert under kjølvannet. Men hva skiller REM søvn fra kjølvannet er at det er også preget av phasic raske øyebevegelser (derav kallenavnet REM) og muskel atonia. I løpet av en søvn bout, søvn stadier oppleves syklisk, med en hastighet på ca 90 min/syklus.
Søvn følger også døgnrytmen, med søvnanfall som finner sted i 24-h sykluser. Søvn timing og konsistens kan påvirke søvn funksjon og er også viktig å vurdere. Selv om PSG er nødvendig for å karakterisere søvn faser, er det tidkrevende å anvende og derfor ikke ideelt for å vurdere flere søvn utbrudd (f.eks. flere netter med søvn, lur og overnatting i dvale). For dette er actigraphy gunstig. Actigraphy bruker en tri-aksial akselerometer, vanligvis på håndleddet, for å anslå søvn basert på fravær av bevegelse. Selv om actigraphy ikke kan brukes til å karakterisere søvn faser, har det vist seg å være pålitelig ved påvisning av søvn utbruddet og vekke utbruddet (inkludert søvn fragmentering eller reaktivering etter søvn utbruddet) i en rekke populasjoner fra spedbarn1 til eldre voksne2 . Både PSG og actigraphy er foretrukne metoder fremfor selv-/foreldre rapport tiltak. Selv/Parent-rapport tiltak er enkle å administrere og relativt billig, men de er også underlagt bias og manglende overholdelse. Til slutt er det verdt å merke seg at disse metodene kan brukes i kombinasjon for å kapitalisere på styrkene til hver. For eksempel kan PSG kombineres med actigraphy og/eller selv/forelder-rapport for å få både overnatting i søvnkvalitet, samt verifisering av søvn mengder eller søvn våkne sykluser, spesielt over lang tid (f.eks. uker eller måneder).
En funksjon av søvn som har fått spesiell interesse er søvn-avhengige minne konsolidering, behandling av minner som etterlater dem sterkere og mindre sårbare for interferens3. Selv om minne konsolidering kan skje under Vekking hos barn4 og voksne5, er det betydelige bevis for at konsolideringen forbedres under søvn. Tidligere forskning har gitt atferds eksempler på søvn avhengig minne konsolidering ved å sammenligne endringer i minne ytelsen etter et intervall med søvn (f.eks. 8 pm − 8 am) til endringer etter et tilsvarende intervall som er brukt våken (f.eks. 8 am − 8 PM). Hos voksne er minnene beskyttet6 eller enda forbedret7 etter et intervall på søvn, mens minnene vanligvis råtner over et tilsvarende intervall på kjølvannet. Kontroller har vært ansatt som distansere ytelse endres fra døgn påvirkninger8,9,10. For eksempel, lignende fordeler av sove er observert når sammenlignende gjennomførelse over en midt i-dag NAP å en ekvivalent midt i-dag våkne periode9.
Selv om søvn var en gang antatt å reflektere en passiv prosess, bare beskytte minner fra forfall eller interferens, moderne teorier tyder på søvn spiller en mer aktiv rolle og faktisk fremmer minnegjennom reaktivering ,13. Støtte for dette kommer fra observerte sammenhenger mellom atferdsmessige tiltak for minne konsolidering over søvn (endring i minnet husker etter søvn i forhold til før søvn) og bestemte aspekter ved søvn fysiologi. For mange Deklarasjons minne oppgaver, minne konsolidering er forbundet med aspekter av ikke-REM søvn, spesielt tiltak av SWS eller sove aksling funnet i nREM2 og SWS. Hvis søvn rolle var passiv beskyttelse mot interferens, ville en slik korrelasjon ikke forventes; snarere en sammenheng mellom tid sover (uavhengig av søvn scenen) og ytelse ville være forventet, som mer tid sover ville gi mer beskyttelse mot interferens14.
Ytterligere støtte for den aktive rollen SWS i minne konsolidering er tydelig i studier av målrettet minne reaktivering. I disse studiene, er et minne lært i sammenheng med en sanse stikkordet, for eksempel en lukt, og tilbakekalling av minnet er større følgende sove hvis stikkordet er re-presentert under søvn, SWS i særdeleshet15. Selv om den underliggende mekanismen er diskutert16,17, en fremtredende teori, systemer konsolidering teori, hevder at minnene kodet i hippocampus er stabilisert i cortex skjønt hippocampus-neocortical dialog. Nærmere bestemt, kortikale langsom bølger og søvn aksling, forekommer i forbindelse med hippocampus bølger knyttet til minne reaktivering, støtte minne overføring3.
Rollen til søvn i minnet konsolidering under utvikling er mindre klart. Tidlig barndom er en periode med spesiell interesse som barn begynner å overgangen fra en bifasisk (bestående av en midt på dagen lur og en overnatter sove bout) til en monofasisk sove mønster. Nyere forskning tyder på at denne overgangen kan gjenspeile hjernens modning18. Dette argumentet er konsistent med empiriske data som viser utviklingsmessige endringer i natts søvn (dvs. topografi langsom bølge aktivitet) speil som av kortikale modning19.
Selv om det er flere atferdsmessige demonstrasjoner av natten sove-avhengige konsolidering hos barn20,21 og spedbarn22, forskning på neural grunnlaget minne konsolidering med midt på dagen søvn er bare begynner å bli undersøkt. I banebrytende arbeid undersøker rollen midt på dagen lurer på minnet i førskolebarn, lur ble vist å beskytte minner fra nylig lært informasjon, mens minnet ble redusert (av ~ 12%) når barna oppholdt våken under lur intervall23. Denne "lur fordel" var størst inne barn hvem napped fast (i.e., 5 eller flere timene per uke idet målt med actigraphy) uten hensyn til deres alderen. Ved å spille inn PSG under lur, ble endringen i minne ytelsen over lur perioden funnet å være spesielt assosiert med søvn spindel tetthet (antall søvn aksling per minutt av REM), antyder NAP kvalitet (ikke kvantitet) var en kritisk faktor i å fremme minne bevaring (se delen med representative resultater).
Denne studien fremhever betydningen av PSG i å utforske forholdet mellom søvn og minne under utvikling. Det peker på viktigheten av karakteriserer søvn makro-(sove stadier) og mikro-(kvaliteter av disse stadiene som frekvenser og tilstedeværelsen av aksling) strukturer under lur for minne konsolidering. Det fremhever også viktigheten av å vurdere søvn rytmer (karakteriserer barn som vanlig eller ikke-vanlig nappers). Selv om vårt arbeid har preget funksjonen til lur i Tilegning læring (og mer nylig emosjonelle24 og prosessuelle25 læring), mange spørsmål gjenstår. For eksempel vil det være viktig å undersøke andre Deklarasjons minne oppgaver for å vurdere generalizability av disse funnene og for å vurdere oppgaver som brukes i førskole klasserom for å forstå spesifikke parametre (for eksempel mengde NAP fordel i forhold til læring) for økologisk gyldige oppgaver. Ytterligere arbeid vil også være nødvendig å forstå når kjølvannet er tilstrekkelig for minne konsolidering. Derfor er vårt mål å avmystifisere prosessen med å måle søvn-og søvn avhengig minne konsolidering hos barn. Vi gir praktiske tips for å undersøke nytten av en ettermiddag lur på Deklarasjons minne i typisk utvikle førskolebarn (ca 3 til 4 år) ved hjelp av en datastyrt Tilegning minne oppgave samt metoder for vurdering lur habituality ved hjelp av actigraphy, overordnet rapport og NAP-fysiologi ved hjelp av PSG. Selv om disse metodene ble utviklet for førskolealder barn som lur med varierende frekvens, kan disse metodene tilpasses alle aldersgrupper.

<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 kritisk for daglig fungerer. En viktig funksjon av søvn er konsolidering av minner, en prosess som gjør dem sterkere og mindre sårbare for forstyrrelser. De nevrale mekanismene som ligger til grunn for søvnen til minne, kan undersøkes ved hjelp av polysomnografi (PSG). PSG er en kombinasjon av fysiologiske innspillinger, inkludert signaler fra hjernen (EEG), øyne (EOG) og muskler (EMG) som brukes til å klassifisere søvn faser. I denne protokollen beskriver vi hvordan PSG kan brukes sammen med atferds minne vurderinger, actigraphy og foreldre rapporter for å undersøke søvn avhengig minne konsolidering. Fokuset for denne protokollen er på tidlig barndom, en periode av betydning som barn overgang fra bifasisk søvn (bestående av en lur og overnatting søvn) til monofasisk søvn (overnatter sove bare). Effekten av søvn på minneytelse måles ved hjelp av en Tilegning minne vurdering på tvers av perioder med søvn og våken. En kombinasjon av actigraphy og foreldre rapport brukes til å vurdere søvn rytmer (dvs. karakteriserer barn som vanlig eller ikke-vanlig nappers). PSG brukes til slutt å karakterisere søvn stadier og kvaliteter av disse fasene (for eksempel frekvenser og tilstedeværelsen av aksling) under lur. Fordelen med å bruke PSG er at det er det eneste verktøyet som er tilgjengelig for å vurdere søvnkvalitet og søvn arkitektur, og peker på den relevante hjerne tilstanden som støtter minne konsolidering. De viktigste begrensningene for PSG er hvor lang tid det tar å forberede innspillingen montasje og at opptakene er vanligvis tatt over en søvn kjøpt. Disse begrensningene kan overvinnes ved å engasjere unge deltakere i forstyrrende oppgaver under påføring og kombinere PSG med actigraphy og selv/foreldre rapport tiltak for å karakterisere søvn sykluser. Sammen, denne unike kombinasjonen av metoder gjør det mulig for undersøkelser i hvordan lur støtte læring i førskolebarn.

Ved hjelp av prosedyrene som er beskrevet her, Kurdziel og kolleger23 undersøkt søvn-avhengige minne konsolidering under lur i førskolebarn. Resultatene viste barnas tilbakekalling nøyaktighet på Tilegning minne oppgaven etter en lur var bedre enn deres tilbakekalling nøyaktighet etter en tilsvarende periode der de forble våken (dvs. betegner en "lur fordel", Figur 4). Videre har de som tilbrakte dagen før i kjølvannet tilstanden ikke komm...

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 protokollen beskriver metoder som brukes til å undersøke nevrale mekanismer underliggende søvn-avhengige minne konsolidering under lur i tidlig barndom. Det inkluderer prosedyrer for å undersøke effekten av søvn på atferdsdata minneytelse, samt program og opptak av både polysomnografi og actigraphy.

Måle nevrale mekanismer underliggende søvn-avhengige minne konsolidering under lur i tidlig 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 protokollen gjør det mulig å måle søvnavhengig minnekonsolidering hos barn og gir en praktisk tilnærming for å undersøke fordelen med napping på deklarativt minne i typisk å utvikle barn. Resultatene fra denne teknikken vil ha implikasjoner for tidlig barndomsutdanning, da de vil gi empirisk baserte anbefalinger for lurlengder i førskoleklasserom. Den største fordelen med denne metoden er at den kan brukes til å vurdere både søvndistribusjon og søvnarkitektur, som gir data om hjernetilstander som støtter minnekonsolidering.Selv om disse metodene ble utviklet for å undersøke minnekonsolidering under lur hos førskolealderbarn, kan de tilpasses for bruk med alle aldersgrupper og for overnattingssøvn. Riktig måling og forberedelse av elektrodestedet er avgjørende for å oppnå lave hindringer og data av høy kvalitet, noe som kan være vanskelig hos førskolebarn. Demonstrerte prosedyren med Tamara Allard vil være Arcadia Ewell og Benjamin Weinberg, forskningsassistenter i laboratoriet.Etter å ha forklart prosedyren til barnet og forelderen ved hjelp av alderstilpassede materialer, få barnet til å engasjere seg i en rolig aktivitet. Ved hjelp av et fleksibelt målebånd og kinamarkør, mål avstanden fra inion til nasion, og plasser et merke på halvveis punktet. Mål avstanden fra preaurikulær hakk på det ene øret til preaurikulær hakk på det andre øret, og plasser et merke på halvveis punktet.Skjæringspunktet mellom disse to merkene er referansepunktet, eller CZ. Mål 10% av inion til nasion avstand opp fra inion og 10% av preauricular hakk til preaurikulær hakk måling fra dette punktet på hver side. Deretter gjør O tre merker på den ene siden og O fire merket på den andre. Mål ut 20% av preaurikulær hakk til preauricular hakk måling fra referansepunktet på hver side av hodet, og gjør C tre og C fire merker på hver side.Mål 20% av inion til nasion avstand opp fra referansepunktet, og måle ut 20% av preauricular hakk til preauricular hakk måling fra dette punktet på hver side. Deretter gjør F tre og F fire merker på hver side av dette punktet. Når alle merkene er plassert, bruk en spritserviett til å rengjøre den første elektrodeplasseringen før du bruker en litt slipende gel for å eksfoliere huden.Fjern eventuell restrengjøringsmateriale, og fyll en elektrode med elektrodekrem. For elektroder som plasseres der håret er tilstede, bruk en ekstra dråpe elektrodekrem på en gasbind firkant, og legg gasbind på baksiden av elektroden. Plasser elektroencefalografielektrodene på hver markerte plassering i hodebunnen, på hver mastoid og i midten av pannen.Plasser høyre elektrookulografielektrode ved siden av og litt bedre enn utsiden av høyre øye, og plasser venstre elektrookulografielektrode på utsiden og litt dårligere enn venstre øye. Plasser en elektromyografielektrode på høyre kinn, like over smilelinjen, og få barnet til å si ordet melk høyt mens du føler for stedet der muskelsammentrekningene i nakken og haken er maksimale, for å plassere en annen elektromyografelektrode på venstre side, like over der haken møter nakken, ved siden av spiserøret. Når alle elektrodene er plassert, fester du elektrodene til opptaksenheten og starter opptaket for å sikre at alle elektrodene består impedanstesten.Hvis du vil administrere kodingsfasen av oppgaven visuospatial minne, angir du et alderstilpasset antall å bli husket stimuli, og be barnet identifisere hvert bilde ved navn. Be barnet huske plasseringen av hvert bilde i rutenettet, og erstatte kortene med tomme bilder. Presenter deretter bildene én om gangen, og be barnet om å identifisere den forrige plasseringen av bildet i rutenettet, og informere barnet om riktig plassering ble angitt eller ikke.Etter at barnet har nådd en terskel på 75% riktig bildeidentifikasjon, administrerer du den umiddelbare tilbakekallingsfasen. Presenter bildene igjen en om gangen, og be barnet om å huske den tilsvarende plasseringen uten å gi visuell eller verbal tilbakemelding og sondere hvert element bare én gang. Ved avslutningen av den umiddelbare tilbakekallingsfasen, be barnet bruke toalettet før du starter barnets typiske pre-nap rutine.La barnet sove i deres typiske lur plassering. Deretter utfører du den forsinkede tilbakekallingsfasen for visuospatial minneoppgaven som tidligere demonstrert for den umiddelbare tilbakekallingsfasen ca. 15 til 30 minutter etter at barnet våkner for å unngå søvntreghet. På slutten av den forsinkede tilbakekallingsvurderingen, bruk vannbasert spray for å fjerne elektrodene.For elektroder som påføres med tape, bruk en bomullsdott gjennomvåt med babyolje for å mette båndet før du forsiktig trekker båndet opp fra hjørnene. I dette representative eksperimentet var barnas tilbakekallingsnøyaktighet på den visuospatiale minneoppgaven etter en lur bedre enn deres tilbakekallingsnøyaktighet etter en lignende periode der de forble våkne, noe som betydde en lurfordel. Videre gjenopprettet de som tilbrakte dagen før i våkne tilstand ikke minner under nattsøvnen.Av interesse var lurfordelen bare signifikant hos barn som ikke ble vanlig. Videre var ytelsen på visuospatial minneoppgaven relatert til dataene hentet fra PSG-opptakene under luren. Spesielt var jo færre søvnspindler registrert under den ikke-raske øyebevegelsestrinn to søvn relatert til en bedre umiddelbar tilbakekallingsnøyaktighet.Viktigere, det var en positiv sammenheng mellom endringen i tilbakekalling etter lur og søvn spindel tetthet under ikke-rask øyebevegelse trinn to søvn. Ingen andre mål på søvnfysiologi var fast bestemt på å være relatert til minneytelse. Selv om dette papiret fokuserer på PSG, vil en fullstendig forståelse av søvnavhengig minnekonsolidering være avhengig av riktig administrasjon av komplementære teknikker, for eksempel aktigrafi og foreldrerapport, for å bestemme søvnsykluser.For å sammenligne data innhentet fra nap- og wake-kampanjevilkårene, er det viktig å holde betingelsene så like som mulig når det gjelder varighet og forstyrrende, distraherende innhold. Denne teknikken kan forbedre vår forståelse av forholdet mellom søvn og minne i tidlig barndom, en periode med utviklingsmessig betydning når barn går over 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

Utryddelse Training Under reconsolidation Vindu Hindrer 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 av suprathreshold nevrale aktiviteten med encellede og single-spike oppløsning

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

Hippocampus Insulin mikroinjeksjon og<em&gt; In vivo</em&gt; Mikrodialyse Under Spatial Memory Testing

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 Gransker Mekanismer for Infrared Neural Stimulering

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 Lateralized Lukt Learning Model på nyfødte rotter for dissekere nevrale kretser Underpinning Memory Formasjonen

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

Måler i Vivo endringer i ekstracellulære nevrotransmittere under naturlig givende atferd i kvinnelige syrer 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 transplantasjon av Interneuron forløpere til tidlig Postnatal musen hjerner

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