Autonoma mekanismer för sömnberoende minneskonsolidering (MemS)

Dålig sömn är förknippad med betydande kognitiv hälsoförsämring. På senare tid har sömnstörningar dykt upp som anmärkningsvärda prediktiva och förvärrande faktorer i uppkomsten och utvecklingen av neurodegenerativ sjukdom. Årtionden av forskning har implicerat att sömn spelar en avgörande roll i minneskonsolidering (dvs. omvandlingen av de senaste erfarenheterna till stabila, långsiktiga minnen), vars nedgång är avgörande i de tidiga stadierna av demens. Denna litteratur ger att sömn, en period av minskad extern störning, ger ett optimalt fönster för minneskonsolidering och att elektrofysiologiska egenskaper som uppstår under sömnen är integrerade involverade i konsolideringsprocessen. Det mesta av denna litteratur har fokuserat på det centrala nervsystemet och teknologier som elektroencefalografi (EEG) för att packa upp neurala korrelat involverade i minnesbehandling. Men liten påverkan från detta arbete har översatts till praktiska behandlingar och nyligen genomförda litteraturöversikter ifrågasätter dessa sömn-minnesassociationer. Denna brist på tydlighet tyder på att det kan finnas andra faktorer som är avgörande för vår förståelse av sömnberoende minneskonsolidering som inte har tagits hänsyn till. Detta förslag antyder att det autonoma nervsystemet (ANS) under sömnen kan återspegla en kritisk, men understuderad, väg som förbinder sömn och minne.

En omfattande mängd forskning har stött rollen av ANS för minnesbildning. Gnagarstudier har funnit att lagringen av ny information i minnet antingen berikas eller försämras efter inlärning genom att direkt modifiera perifer aktivitet genom vagusnerven. Vagusnerven är ansvarig för att kommunicera information om perifer excitation och arousal via projektioner till hjärnstammen, som sedan projicerar till minnesrelaterade områden inklusive amygdalakomplexet, hippocampus och prefrontala cortex. Faktiskt, hos människor har forskare visat att direkt stimulering av vagusnerven, via kirurgiska implantat, kan förbättra det deklarativa minnet hos epileptiska patienter och hos patienter med Alzheimers sjukdom. Nyligen, i ett urval av friska äldre vuxna, ökade icke-invasiv (transkutan) vagusnervstimulering under vaken minnet för ansiktsnamnassociationer. Viktigt är att tidigare forskning har visat dominansen av parasympatisk/vagal aktivitet under sömnen, särskilt under långsam sömn, som har fått kritisk uppmärksamhet för sin orsaksroll i deklarativ minneskonsolidering. Mer så har PI:s arbete visat att sömn fungerar som en reglerande inverkan på vagal aktivitet och att vagalt medierad aktivitet under sömn kan förutsäga minnesförbättringar efter sömn. Ändå har få undersökningar undersökt orsakseffekten av vagal aktivitet under sömn för minnesutfall, vilket är det centrala syftet med denna ansökan.

I detta projekt kommer utredarna att använda en inom-subjekt, skenkontrollerad, motviktsdesign för att bestämma effekten av aktiv (insidan av vänster öra) kontra skenbar (vänster örsnibb) transkutan vagusnervstimulering (tVNS) på: 1) sömn arkitektur, 2) autonom aktivitet under sömnen och 3) minnesprestanda efter sömn. För detta ändamål kommer utredarna att använda ett tupplursprotokoll för dagtid, ett vanligt metodiskt verktyg som används för att bedöma sömnens roll för kognition. En tupplur tillåter strikt dygnskontroll av kognition och ger en undersökning av tVNS:s inverkan på en hel sömncykel som inkluderar både NREM- och REM-stadier. Forskarna kommer att bedöma deklarativa minnesprestanda, med hjälp av en associerad uppgift med ordpar, före och efter tuppluren för både aktiva och skenstimulerande tillstånd. Autonom fysiologi, inklusive elektrokardiografi och impedanskardiografi, kommer att samlas in vid baslinjen före ordparuppgiften och kontinuerligt under sömnen för att undersöka vagal tonus (dvs. hjärtfrekvensvariation) och sympatisk aktivering (dvs. pre-ejektionsperiod) som svar på både de aktiva och skenstimuleringsförhållandena. Polysomnografi kommer också att samlas in under tuppluren för att undersöka sömnarkitekturen.