睡眠期间情境的恢复及其对记忆的后续影响：一项 fMRI 研究

每个参与者将在一个下午跑步，其中包括 90 分钟的午睡时间。 这项研究将分为三个连续的会议。 第一节和第三节将在 MRI 扫描仪内完成，而中间节将在扫描仪外进行，同时记录电生理数据。 关键的操作涉及对时间上下文的仔细控制，这是通过在训练期间保留试验的时间顺序并使用空间场景作为上下文标记来实现的。

这是一项学科内研究。 主要的操作是在睡眠期间不引人注意地呈现声音，这是一种称为目标记忆重新激活 (TMR) 的技术。 所有参与者都会听到这些声音，但每个人听到的具体声音会有所不同。 结果将在参与者内部进行比较，而不是在不同的团体或个人之间进行比较。 用于此类分析的适当统计方法包括配对 t 检验和重复测量方差分析。 将根据他们在睡前测试中的表现来选择向每个参与者呈现哪些声音。 这样做是为了平衡出现和未出现的刺激之间的睡前分数，以消除统计噪声。 参与者和实验者都不知道将呈现哪些声音，选择将由计算机自动进行。 该技术已被广泛使用，并且没有已知的风险。

使用受试者内设计减少所需样本量的主要原因有两个。 首先，缺乏主体间独立变量直观地需要较少的参与者。 其次，由于个体差异导致的统计噪音水平降低（即，因为每个参与者都与他们自己的分数进行比较）。 以前的 TMR 研究发现了显着的提示效果，通常使用 20-25 名参与者。 我计划在这项研究中包括至少 30 名参与者，在排除无法完成任务的参与者和那些在睡眠期间没有得到充分提示的参与者之后。 拥有 30 名参与者将允许使用更强大的统计方法（根据从中心极限定理得出的通用经验法则，该定理表明基于超过 30 名参与者的样本量可以假设服从正态分布） . 我预计上下文相关的 TMR 效应（见摘要）相对于空间学习 TMR 研究中观察到的常见效应大小（根据最近的荟萃分析 15，Hedge 的 g = 0.39）而言，其幅度较小。 这就是为什么我包含了更大的样本量。 重要的是要注意，即使这种好处的幅度较小，如我所料，它仍将指示潜在的神经认知过程，因此对于我们对睡眠中情境作用的机械理解非常有价值。 以至少 30 名参与者的样本量为目标，并假设遗漏率为 80%，因此我计划总共有 38 名参与者。

以下是该过程的简要总结：

刺激物：空间场景（例如海滩）的 12 张图像将分别与五张较小的物体或动物图像任意关联。 如后所述，一半的场景将与右手动作相关联，另一半与左手动作相关联——并且这些组中的每组中的一半将在睡眠期间得到提示。 60 张图像中的每一张在屏幕上呈现的圆形网格上都有一个独特的 2D 位置，并伴随着特定的、一致的声音（例如，猫 - 喵）。

fMRI Localizer：参与者首先被放入扫描仪并完成基本的解剖扫描后，他们将在扫描时接触到所有不同的场景。 这稍后将用于对场景特定的血氧水平依赖 (BOLD) 反应进行分类。

培训：首先，参与者将学习将场景与手部动作联系起来。 他们将反复看到屏幕左侧或右侧的每个场景，并被要求想象触摸投影屏幕上的图像。 在这个和接下来的每个训练模块中，场景将以特定于参与者的非随机顺序呈现。 接下来，参与者将看到网格上所有 60 个图像的位置，并要求参与者将图像与场景相关联并记住位置。 每个场景的图像将在场景中始终以相同的顺序呈现，因此 60 张图像的顺序将在整个训练过程中保持不变。 屏幕的左侧/右侧将根据其在前一训练阶段指定的手用于每个场景。 经过两轮接触后，参与者将经历类似的定位训练阶段。 他们将看到图像和场景，并要求将它们联系起来。 然后，他们将看到上面没有图像的圆形网格，并要求他们想象用合适的手触摸正确的位置。 下一个屏幕将在正确位置显示图像，并要求参与者表示他们是否知道该位置。 下一个图像将在短暂的试验间隔后呈现。 当图像连续两次被标记为正确时，该图像的位置被认为是已知的。 块将以相同的顺序重复，直到学习所有位置。 对于已经学习过的图像，重复块将采用替代任务来避免过度学习，同时保持项目的时间顺序。

睡前测试（在扫描仪中）：训练后，将以伪随机顺序向参与者呈现所有图像，并要求参与者想象用合适的手触摸他们在网格上的正确位置。

睡前测试 (EEG)：在扫描仪外，参与者将戴上 EEG 帽，然后要求进行另一项测试。 在这里，图像将再次随机化，参与者将首先被要求想象触摸正确的位置，然后命令他们实际触摸正确的位置。 空间记忆变化的后续测量将基于该测试中的表现。 在整个任务中，想象手部动作的行为不用于解码参与者认为项目应该位于屏幕上的确切位置。 相反，想象的手部运动将作为半球特定重新激活的粗略测量，然后将用于对 EEG 睡眠期间的重新激活进行分类，如 64 中所做的那样。 尽管此解码主要使用 EEG 而不是 fMRI 来完成，但为了保持整个任务的一致性，想象手部运动的指令在实验的所有阶段都是相同的。

睡眠：在 NREM（非快速眼动）睡眠期间，与特定图像相关的声音将不显眼地呈现。 从中选择这些图像的场景将是右手场景的一半和左手场景的一半。 对于这些场景中的每一个，将提示一张图像，将其定位在该组训练序列中的第 2、第 3 或第 4 位。 选择要呈现的声音将以平衡睡前结果的方式进行，从而增强提示和非提示图像的睡眠相关效果之间的对比度。

睡后测试 (EEG)：在小睡结束后至少 10 分钟，参与者将开始这项测试，这与睡前测试 (EEG) 相同。

睡眠后测试（在扫描仪中）：与睡眠后测试（在扫描仪中）相同。 场景图像关联测试：最后，将以随机顺序向参与者展示每张图像，并要求参与者指出四个呈现场景中的哪一个与它相关联。

fMRI Localizer：与第一个相同。 参与者最终将受到感谢、汇报、支付和解雇。