Autonome mekanismer for søvnavhengig minnekonsolidering (MemS)

Dårlig søvn er assosiert med betydelig kognitiv helsesvikt. Nylig har søvnforstyrrelser dukket opp som bemerkelsesverdige prediktive og forverrende faktorer i utbruddet og utviklingen av nevrodegenerativ sykdom. Tiår med forskning har implisert at søvn spiller en kritisk rolle i hukommelseskonsolidering (dvs. transformasjonen av nyere erfaringer til stabile, langsiktige minner), hvis nedgang er kritisk i de tidlige stadiene av demens. Denne litteraturen gir at søvn, en periode med redusert ekstern interferens, gir et optimalt vindu for hukommelseskonsolidering og at elektrofysiologiske egenskaper som dukker opp under søvn er integrert involvert i konsolideringsprosessen. Det meste av denne litteraturen har fokusert på sentralnervesystemet og teknologier som elektroencefalografi (EEG) for å pakke ut nevrale korrelater involvert i minneprosessering. Imidlertid har liten effekt fra dette arbeidet blitt oversatt til praktiske behandlinger og nyere gjennomganger av litteraturen stiller spørsmål ved disse søvn-hukommelsesassosiasjonene. Denne mangelen på klarhet antyder at det kan være andre faktorer som er kritiske for vår forståelse av søvnavhengig minnekonsolidering som ikke har blitt tatt behørig hensyn til. Dette forslaget antyder at det autonome nervesystemet (ANS) under søvn kan reflektere en kritisk, men understudert, bane som forbinder søvn og hukommelse.

En omfattende mengde forskning har støttet rollen til ANS for minnedannelse. Gnagerestudier har funnet at lagring av ny informasjon i minnet enten berikes eller svekkes etter læringsinnhenting ved direkte å modifisere perifer aktivitet gjennom vagusnerven. Vagusnerven er ansvarlig for å kommunisere informasjon om perifer eksitasjon og opphisselse via projeksjoner til hjernestammen, som deretter projiserer til hukommelsesrelaterte områder inkludert amygdala-komplekset, hippocampus og prefrontal cortex. Faktisk, hos mennesker har forskere vist at direkte stimulering av vagusnerven, via kirurgiske implantater, kan forbedre deklarativ hukommelse hos epileptiske pasienter og hos pasienter med Alzheimers sykdom. Nylig, i et utvalg friske eldre voksne, økte ikke-invasiv (transkutan) vagusnervestimulering under våkne hukommelsen for assosiasjoner til ansiktsnavn. Viktigere er at tidligere forskning har vist overvekt av parasympatisk/vagal aktivitet under søvn, spesielt under langsom bølgesøvn, som har fått kritisk oppmerksomhet for sin årsaksrolle i deklarativ hukommelseskonsolidering. Mer så har PIs arbeid vist at søvn fungerer som en regulatorisk innflytelse over vagal aktivitet og at vagalt mediert aktivitet under søvn kan forutsi forbedring av minnet etter søvn. Likevel har få undersøkelser undersøkt årsaksvirkningen av vagal aktivitet under søvn for minneutfall, som er det sentrale målet med denne applikasjonen.

I dette prosjektet vil etterforskerne bruke et innen-subjekt, sham-kontrollert, motbalansert design for å bestemme virkningen av aktiv (innsiden av venstre øre) kontra sham (venstre øreflipp) transkutan vagal nervestimulering (tVNS) på: 1) søvn arkitektur, 2) autonom aktivitet under søvn, og 3) minneytelse etter søvn. For dette formål vil etterforskerne bruke en lur-protokoll på dagtid, et vanlig metodisk verktøy som brukes til å vurdere søvnens rolle for kognisjon. En lur-tilnærming tillater streng døgnkontroll av kognisjon og sørger for en undersøkelse av tVNSs innvirkning på en full syklus av søvn som inkluderer både NREM- og REM-stadier. Forskerne vil vurdere deklarativ hukommelsesytelse, ved å bruke en assosiasjonsoppgave med ordpar, før og etter lurperioden for både aktive og falske stimuleringsforhold. Autonom fysiologi, inkludert elektrokardiografi og impedanskardiografi, vil bli samlet ved baseline før ord-paroppgaven og kontinuerlig under søvn for å undersøke vagal tonus (dvs. hjertefrekvensvariasjon) og sympatisk aktivering (dvs. pre-ejeksjonsperiode) som respons på både de aktive og falske stimuleringsforholdene. Polysomnografi vil også bli samlet under luren for å undersøke søvnarkitekturen.