수면 중 맥락 복원 및 기억에 대한 후속 효과: fMRI 연구

각 참가자는 90분의 낮잠 시간을 포함하는 단일 오후에 실행됩니다. 이 연구는 세 개의 연속 세션으로 나누어집니다. 첫 번째와 세 번째 세션은 MRI 스캐너 내부에서 수행되는 반면 중간 세션은 스캐너 외부에서 전기 생리학적 데이터를 기록하면서 수행됩니다. 결정적인 조작에는 시간적 컨텍스트의 신중한 제어가 포함되며, 이는 훈련 중에 시도의 시간적 순서를 보존하고 공간적 장면을 컨텍스트의 마커로 사용하여 수행됩니다.

이것은 주제 내 연구입니다. 주요 조작은 표적 기억 재활성화(TMR)라고 하는 기술인 수면 중 소리를 눈에 거슬리지 않게 표현하는 것입니다. 모든 참가자는 이 소리를 듣게 되지만 각 사람이 듣게 될 특정 소리는 다를 것입니다. 결과는 다른 그룹이나 개인이 아닌 참가자 내에서 비교됩니다. 이러한 분석을 위한 적절한 통계적 방법에는 쌍체 t-테스트 및 분산의 반복 측정 분석이 포함됩니다. 각 참가자에게 제공되는 소리는 사전 수면 테스트에서의 성능에 따라 선택됩니다. 이것은 통계적 노이즈를 제거하기 위해 제시된 자극과 제시되지 않은 자극 사이의 수면 전 점수의 균형을 맞추려는 시도로 수행됩니다. 참가자와 실험자 모두 어떤 소리가 표시되는지 알 수 없으며 선택은 컴퓨터에 의해 자동으로 이루어집니다. 이 기술은 광범위하게 사용되었으며 알려진 위험이 없습니다.

피험자 내 디자인을 사용하여 필요한 샘플 크기를 줄이는 두 가지 주요 이유가 있습니다. 첫째, 개체 간 독립 변수가 없기 때문에 직관적으로 적은 참가자가 필요합니다. 둘째, 개인차로 인한 통계적 노이즈 수준이 감소합니다(즉, 각 참가자가 자신의 점수와 비교되기 때문). 중요한 단서 효과를 발견한 이전 TMR 연구에서는 일반적으로 20-25명의 참가자를 사용했습니다. 작업을 완료하지 못한 참가자와 수면 중에 신호를 충분히 받지 못한 참가자를 제외한 후 이 연구에 최소 30명의 참가자를 포함할 계획입니다. 30명의 참가자가 있으면 더 강력한 통계 방법을 사용할 수 있습니다(30명 이상의 참가자의 샘플 크기를 기반으로 한 평균은 정규 분포를 따르는 것으로 가정할 수 있다는 중앙 극한 정리에서 파생된 일반적인 경험 법칙에 따름). . 맥락 관련 TMR 효과(요약 참조)는 공간 학습 TMR 연구에서 관찰된 일반적인 효과 크기(최근 메타 분석15에 기반한 Hedge의 g = 0.39)에 비해 크기가 더 작을 것으로 예상합니다. 이것이 제가 더 높은 샘플 크기를 포함시킨 이유입니다. 내가 예상한 것처럼 이 이점이 더 작은 규모일지라도 여전히 근본적인 신경인지 과정을 나타내므로 수면에서 맥락의 역할에 대한 기계론적 이해에 매우 가치가 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 최소 30명의 참가자로 구성된 표본 크기를 목표로 하고 누락률을 80%로 가정하여 총 38명의 참가자를 확보할 계획입니다.

다음은 절차에 대한 간략한 요약입니다.

자극: 공간 장면(예: 해변)의 12개 이미지는 각각 개체 또는 동물의 작은 이미지 5개와 임의로 연결됩니다. 나중에 설명하는 것처럼 장면의 절반은 오른손 동작과 관련되고 나머지 절반은 왼쪽 동작과 관련되며 이러한 각 그룹의 절반은 수면 중에 신호를 받게 됩니다. 각각의 60개 이미지는 화면에 표시되는 원형 그리드에서 고유한 2D 위치를 가지며 특정 합동 사운드(예: 고양이 - 야옹)를 동반합니다.

fMRI Localizer: 참가자를 먼저 스캐너에 넣고 기본 해부학적 스캔을 완료한 후 스캔하는 동안 모든 다른 장면에 노출됩니다. 이것은 나중에 장면별 혈액 산소 수준 의존(BOLD) 응답을 분류하는 데 사용됩니다.

교육: 먼저 참가자는 장면을 손 동작과 연결하는 방법을 배웁니다. 화면의 왼쪽이나 오른쪽에서 반복적으로 각 장면을 보고 투사된 화면의 이미지를 만지는 상상을 하게 됩니다. 이 교육 블록과 이후의 모든 교육 블록에서 장면은 무작위가 아닌 참가자별 순서로 표시됩니다. 다음으로, 참가자는 그리드에 있는 60개의 모든 이미지 위치에 노출되고 이미지를 장면과 연결하고 위치를 기억하도록 요청받습니다. 각 장면의 이미지는 장면 내에서 동일한 순서로 일관되게 표시되므로 60개 이미지의 순서는 훈련 내내 유지됩니다. 화면의 왼쪽/오른쪽은 이전 훈련 단계에서 지정된 손에 따라 각 장면에 사용됩니다. 두 차례의 노출 후 참가자는 유사한 위치 지정 교육 단계를 거칩니다. 그들은 이미지와 장면을 보여주고 그것들을 연관시키도록 요청받을 것입니다. 그런 다음 이미지가 없는 원형 격자를 보고 적절한 손으로 올바른 위치를 터치하는 것을 상상하도록 요청합니다. 다음 화면에서는 이미지가 올바른 위치에 표시되고 참가자에게 위치를 알고 있는지 여부를 알려달라고 요청합니다. 다음 이미지는 짧은 시험 간 간격 후에 표시됩니다. 이미지 위치가 연속으로 두 번 올바른 것으로 표시되면 학습된 것으로 간주됩니다. 모든 위치가 학습될 때까지 동일한 순서로 블록이 반복됩니다. 이미 학습된 이미지의 경우 반복 블록은 항목의 시간 순서를 유지하면서 과잉 학습을 방지하기 위해 대체 작업을 사용합니다.

수면 전 테스트(스캐너 내): 훈련 후 참가자에게 의사 무작위 순서로 모든 이미지가 표시되고 적절한 손으로 그리드의 올바른 위치를 터치하는 것을 상상하도록 요청합니다.

수면 전 테스트(EEG): 스캐너 외부에서 참가자는 EEG 캡을 착용한 다음 다른 테스트를 받도록 요청받습니다. 여기에서 이미지는 다시 무작위로 지정되며 참가자는 먼저 올바른 위치를 만지는 상상을 한 다음 실제로 올바른 위치를 만지도록 명령합니다. 공간 기억의 변화에 ​​대한 후속 조치는 이 테스트의 성능을 기반으로 합니다. 작업 전반에 걸쳐 손 동작을 상상하는 행위는 참가자가 항목이 있어야 한다고 생각하는 화면의 정확한 위치를 해독하는 데 사용되지 않습니다. 대신, 상상된 손 동작은 반구별 재활성화의 대략적인 척도 역할을 할 것이며, 이는 64에서 수행된 것처럼 EEG에서 수면 중 재활성화를 분류하는 데 사용될 것입니다. 이 디코딩은 주로 fMRI가 아닌 EEG를 사용하여 수행되지만 작업 전반에 걸쳐 일관성을 유지하기 위해 손 동작을 상상하는 지침은 실험의 모든 단계에서 동일합니다.

수면: NREM(비급속 안구 운동) 수면 중에는 특정 이미지와 관련된 소리가 눈에 거슬리지 않게 표시됩니다. 이 이미지가 선택되는 장면은 오른손잡이의 절반과 왼손잡이의 절반입니다. 이러한 각 장면에 대해 해당 세트의 교육 시퀀스에서 두 번째, 세 번째 또는 네 번째 위치에 배치된 하나의 이미지가 신호를 받습니다. 제시할 소리의 선택은 수면 전 결과의 균형을 맞추는 방식으로 이루어지며 따라서 큐 이미지와 비큐 이미지에 대한 수면 관련 효과 간의 대비를 향상시킵니다.

수면 후 테스트(EEG): 낮잠이 끝난 후 최소 10분 후에 참가자는 이 테스트를 시작하며 이는 수면 전 테스트(EEG)와 동일합니다.

수면 후 테스트(스캐너 내): 수면 후 테스트(스캐너 내)와 동일합니다. 장면-이미지 연관 테스트: 마지막으로 참가자는 각 이미지를 무작위 순서로 표시하고 제시된 4개의 장면 중 어떤 장면이 관련되어 있는지 표시하도록 요청합니다.

fMRI 로컬라이저: 첫 번째와 동일합니다. 참가자는 최종적으로 감사, 보고, 지불 및 해고됩니다.