Autonome Mechanismen der schlafabhängigen Gedächtniskonsolidierung (MemS)

Schlechter Schlaf ist mit einem signifikanten Rückgang der kognitiven Gesundheit verbunden. In letzter Zeit haben sich Schlafstörungen als bemerkenswerte prädiktive und verschlimmernde Faktoren für den Beginn und die Entwicklung von neurodegenerativen Erkrankungen herausgestellt. Jahrzehntelange Forschung hat ergeben, dass Schlaf eine entscheidende Rolle bei der Gedächtniskonsolidierung spielt (d. h. der Umwandlung jüngster Erfahrungen in stabile Langzeiterinnerungen), deren Rückgang in den frühen Stadien der Demenz von entscheidender Bedeutung ist. Diese Literatur leistet sich, dass der Schlaf, ein Zeitraum reduzierter externer Störungen, ein optimales Fenster für die Gedächtniskonsolidierung bietet und dass elektrophysiologische Merkmale, die während des Schlafs auftreten, integral in den Konsolidierungsprozess involviert sind. Der größte Teil dieser Literatur konzentrierte sich auf das zentrale Nervensystem und Technologien wie die Elektroenzephalographie (EEG), um neuronale Korrelate aufzudecken, die an der Gedächtnisverarbeitung beteiligt sind. Allerdings hat sich diese Arbeit kaum in praktische Behandlungen niedergeschlagen, und neuere Literaturrecherchen stellen diese Schlaf-Gedächtnis-Assoziationen in Frage. Dieser Mangel an Klarheit deutet darauf hin, dass es möglicherweise andere Faktoren gibt, die für unser Verständnis der schlafabhängigen Gedächtniskonsolidierung entscheidend sind und die nicht gebührend berücksichtigt wurden. Dieser Vorschlag legt nahe, dass das autonome Nervensystem (ANS) während des Schlafs einen kritischen, wenn auch wenig untersuchten Weg widerspiegelt, der Schlaf und Gedächtnis verbindet.

Umfangreiche Forschungsarbeiten haben die Rolle des ANS für die Gedächtnisbildung unterstützt. Nagetierstudien haben herausgefunden, dass die Speicherung neuer Informationen im Gedächtnis nach dem Lernerwerb entweder angereichert oder beeinträchtigt wird, indem die periphere Aktivität durch den Vagusnerv direkt modifiziert wird. Der Vagusnerv ist dafür verantwortlich, Informationen über periphere Erregung und Erregung über Projektionen an den Hirnstamm zu übermitteln, der dann auf gedächtnisbezogene Bereiche wie den Amygdala-Komplex, den Hippocampus und den präfrontalen Kortex projiziert. Tatsächlich haben Forscher beim Menschen gezeigt, dass die direkte Stimulation des Vagusnervs über chirurgische Implantate das deklarative Gedächtnis bei Epilepsiepatienten und Patienten mit Alzheimer-Krankheit verbessern kann. Kürzlich hat bei einer Stichprobe gesunder älterer Erwachsener die nicht-invasive (transkutane) Vagusnervstimulation während des Wachzustands das Gedächtnis für Gesichtsnamenassoziationen verbessert. Wichtig ist, dass frühere Forschungen das Vorherrschen der parasympathischen/vagalen Aktivität während des Schlafs gezeigt haben, insbesondere während des Tiefschlafs, der wegen seiner kausalen Rolle bei der Konsolidierung des deklarativen Gedächtnisses kritische Aufmerksamkeit erhalten hat. Darüber hinaus hat die Arbeit des PI gezeigt, dass der Schlaf einen regulierenden Einfluss auf die vagale Aktivität hat und dass die vagal vermittelte Aktivität während des Schlafs eine Verbesserung des Gedächtnisses nach dem Schlafen vorhersagen kann. Dennoch haben nur wenige Untersuchungen den kausalen Einfluss der vagalen Aktivität während des Schlafs auf Gedächtnisergebnisse untersucht, was das zentrale Ziel dieser Anwendung ist.

In diesem Projekt werden die Forscher ein intraindividuelles, scheinkontrolliertes, ausbalanciertes Design verwenden, um die Auswirkungen der aktiven (innerhalb des linken Ohrs) vs. der scheintranskutanen (linkes Ohrläppchen) transkutanen Vagusnervstimulation (tVNS) auf Folgendes zu bestimmen: 1) Schlaf Architektur, 2) autonome Aktivität während des Schlafs und 3) Gedächtnisleistung nach dem Schlaf. Zu diesem Zweck werden die Forscher ein Mittagsschläfchenprotokoll verwenden, ein gängiges methodisches Werkzeug, das verwendet wird, um die Rolle des Schlafes für die Kognition zu bewerten. Ein Nickerchen-Ansatz ermöglicht eine strenge zirkadiane Kontrolle der Kognition und ermöglicht eine Untersuchung der Auswirkungen von tVNS auf einen vollständigen Schlafzyklus, der sowohl NREM- als auch REM-Phasen umfasst. Die Forscher werden die Leistung des deklarativen Gedächtnisses anhand einer Wortpaar-assoziierten Aufgabe vor und nach der Nickerchenperiode sowohl für die Bedingungen der aktiven als auch der Scheinstimulation bewerten. Autonome Physiologie, einschließlich Elektrokardiographie und Impedanzkardiographie, wird zu Studienbeginn vor der Wortpaaraufgabe und kontinuierlich während des Schlafs erfasst, um den Vagustonus (d. h. Herzfrequenzvariabilität) und sympathische Aktivierung (d.h. Vorejektionsperiode) als Reaktion auf sowohl die aktive als auch die Scheinstimulationsbedingungen. Während des Nickerchens wird auch eine Polysomnographie durchgeführt, um die Schlafarchitektur zu untersuchen.