Rétablissement du contexte pendant le sommeil et son effet ultérieur sur la mémoire : une étude IRMf

Chaque participant sera couru en un seul après-midi, qui comprend une sieste de 90 minutes. Cette étude sera divisée en trois sessions continues. Les première et troisième sessions se feront à l'intérieur du scanner IRM, tandis que la session intermédiaire se déroulera à l'extérieur du scanner, tout en enregistrant les données électrophysiologiques. La manipulation cruciale implique le contrôle minutieux du contexte temporel, qui est accompli en préservant l'ordre temporel des essais pendant la formation et en utilisant des scènes spatiales comme marqueurs de contexte.

Il s'agit d'une étude intra-sujets. La principale manipulation est la présentation discrète des sons pendant le sommeil, une technique appelée réactivation ciblée de la mémoire (TMR). Tous les participants entendront ces sons, mais les sons spécifiques que chacun entendra seront différents. Les résultats seront ensuite comparés au sein des participants, et non entre différents groupes ou individus. Les méthodes statistiques appropriées pour de telles analyses comprennent le test t apparié et l'analyse de la variance par mesures répétées. Le choix des sons qui seront présentés à chaque participant sera fait en fonction de sa performance au test de pré-sommeil. Cela sera fait dans le but d'équilibrer les scores de pré-sommeil entre les stimuli présentés et non présentés pour supprimer le bruit statistique. Le participant et l'expérimentateur ne sauront pas quels sons seront présentés et la sélection sera automatiquement effectuée par l'ordinateur. Cette technique a été largement utilisée et ne présente aucun risque connu.

Il y a deux raisons principales pour lesquelles l'utilisation d'un plan intra-sujet réduit la taille d'échantillon requise. Premièrement, l'absence d'une variable indépendante inter-sujets nécessite intuitivement moins de participants. Deuxièmement, le niveau de bruit statistique dû aux différences individuelles est réduit (c'est-à-dire parce que chaque participant est comparé à ses propres scores). Les études antérieures de TMR, qui ont trouvé des effets significatifs, utilisaient couramment 20 à 25 participants. Je prévois d'inclure au moins 30 participants dans cette étude, après avoir omis les participants qui n'ont pas pu terminer la tâche et ceux qui n'ont pas été suffisamment avertis pendant le sommeil. Avoir 30 participants permettra l'utilisation de méthodes statistiques plus puissantes (conformément à la règle empirique commune dérivée du théorème central limite, qui stipule que les moyens basés sur des tailles d'échantillon de plus de 30 participants peuvent être supposés suivre une distribution normale) . Je m'attends à ce que l'effet TMR lié au contexte (voir résumé) soit plus petit en ampleur par rapport à la taille d'effet commune observée dans les études TMR d'apprentissage spatial (g de Hedge = 0,39 basé sur une méta-analyse récente15). C'est pourquoi j'ai inclus une taille d'échantillon plus élevée. Il est important de noter que même si ce bénéfice sera de moindre ampleur, comme je m'y attends, il sera toujours révélateur du processus neurocognitif sous-jacent et donc extrêmement précieux pour notre compréhension mécaniste du rôle du contexte dans le sommeil. Visant une taille d'échantillon d'au moins 30 participants et en supposant un taux d'omission de 80%, je prévois donc d'avoir 38 participants au total.

Voici un bref résumé de la procédure :

Stimuli : 12 images de scènes spatiales (par exemple, une plage) seront chacune arbitrairement associées à cinq images plus petites d'objets ou d'animaux. Comme décrit plus tard, la moitié des scènes seront associées à un mouvement de la main droite et l'autre moitié à la gauche - et la moitié de chacun de ces groupes sera signalée pendant le sommeil. Chacune des 60 images aura chacune une position 2D unique sur une grille circulaire présentée à l'écran et sera accompagnée d'un son spécifique et congruent (par exemple, chat - miaou).

Localisateur d'IRMf : une fois que le participant a été placé pour la première fois dans le scanner et qu'un scan anatomique de base est terminé, il sera exposé à toutes les différentes scènes lors du scan. Cela sera utilisé plus tard pour classer les réponses dépendantes du niveau d'oxygène dans le sang (BOLD) spécifiques à la scène.

Formation : Tout d'abord, les participants apprendront à associer des scènes à un mouvement de la main. Ils verront à plusieurs reprises chaque scène sur le côté gauche ou droit de l'écran et seront invités à imaginer toucher l'image sur l'écran projeté. Dans ce bloc de formation et dans tous les suivants, les scènes seront présentées dans un ordre non aléatoire spécifique aux participants. Ensuite, le participant sera exposé aux emplacements des 60 images sur la grille et invité à associer l'image à la scène et à se souvenir de l'emplacement. Les images de chaque scène seront systématiquement présentées dans le même ordre au sein de la scène, et par conséquent l'ordre des 60 images sera maintenu tout au long de la formation. Les côtés gauche/droit de l'écran seront utilisés pour chaque scène conformément à sa main désignée lors de l'étape d'entraînement précédente. Après deux cycles d'exposition, les participants passeront par une phase de formation de positionnement similaire. On leur montrera l'image et la scène et on leur demandera de les associer. Ensuite, ils verront la grille circulaire sans l'image et on leur demandera d'imaginer toucher le bon endroit avec la main appropriée. L'écran suivant montrera l'image à son emplacement correct et demandera aux participants de signaler s'ils connaissaient ou non l'emplacement. L'image suivante sera présentée après un court intervalle entre les essais. L'emplacement d'une image est considéré comme appris lorsqu'il a été marqué comme correct deux fois de suite. Les blocs seront répétés dans le même ordre jusqu'à ce que tous les emplacements soient appris. Pour les images qui ont déjà été apprises, le bloc répété utilisera une tâche alternative pour éviter le surapprentissage tout en maintenant l'ordre temporel des éléments.

Test de pré-sommeil (en scanner) : Après la formation, les participants se verront présenter toutes les images dans un ordre pseudo-aléatoire et seront invités à imaginer toucher leur emplacement correct sur la grille avec la main appropriée.

Test de pré-sommeil (EEG): En dehors du scanner, le participant sera équipé d'un capuchon EEG puis invité à passer un autre test. Ici, les images seront à nouveau randomisées et les participants seront d'abord invités à imaginer toucher le bon emplacement, puis à toucher réellement la bonne position. Les mesures ultérieures de changement dans la mémoire spatiale seront basées sur les performances de ce test. Tout au long de la tâche, le fait d'imaginer le mouvement de la main n'est pas utilisé pour décoder la position exacte sur l'écran dans laquelle le participant pense que l'élément devrait être situé. Au lieu de cela, le mouvement imaginé de la main servira de mesure approximative de la réactivation spécifique de l'hémisphère, qui sera ensuite utilisée pour classer la réactivation pendant le sommeil dans l'EEG, comme cela a été fait en 64. Bien que ce décodage se fasse principalement à l'aide de l'EEG et non de l'IRMf, les instructions pour imaginer le mouvement de la main sont les mêmes pour toutes les phases de l'expérience afin de maintenir la cohérence tout au long de la tâche.

Sommeil : pendant le sommeil NREM (mouvements oculaires non rapides), les sons associés à des images spécifiques seront présentés discrètement. Les scènes à partir desquelles ces images seront choisies seront moitié droites et moitié gauches. Pour chacune de ces scènes, une image sera repérée, positionnée à la 2e, 3e ou 4e place dans la séquence d'apprentissage de cet ensemble. Le choix des sons à présenter sera fait de manière à équilibrer les résultats avant le sommeil et donc à améliorer le contraste entre les effets liés au sommeil pour les images avec et sans signal.

Test post-sommeil (EEG) : Au moins 10 minutes après la fin de la sieste, les participants commenceront ce test, qui sera identique au test pré-sommeil (EEG).

Test post-sommeil (en scanner) : Identique au test post-sommeil (en scanner). Test d'association scène-image : Enfin, les participants verront chaque image dans un ordre aléatoire et devront indiquer laquelle des quatre scènes présentées y est associée.

Localisateur IRMf : identique au premier. Les participants seront enfin remerciés, débriefés, payés et congédiés.