Centrinės ir autonominės veiklos miego metu vaidmenų supratimas gerinant darbinę ir epizodinę atmintį 2 dalis

Miegas moduliuoja ANS veiklą

Perėjimas iš pabudimo į miegą sukelia didžiausią autonominės veiklos pokytį, kurį patiriame kiekvieną dieną. Miegas nėra vienas vienodas įvykis, o jo apibūdinimas į organizuotus etapus rodo specifinius centrinės ir autonominės veiklos profilius kiekviename etape. Per naktį žmogaus smegenys pereina dvi pagrindines fazes: NREM ir greito akių judėjimo (REM) miegą.

Pastaraisiais metais miego ir atminties ryšys sulaukė daug tyrinėtojų dėmesio. Tyrimai rodo, kad miegas vaidina svarbų vaidmenį žmonių atminties funkcijoje.

Žmogaus miegas skirstomas į dvi būsenas: REM (greitai akių judesių miegas) ir NREM (negreitų akių judesių miegas). Tarp jų NREM miegas yra labai svarbus etapas, kurį sudaro keturi etapai: vienas, antras ir trys.

NREM miego metu žmogaus smegenys stiprina atmintį kartodamos stimuliaciją ir perduoda informaciją į ilgalaikę atmintį. Todėl žmonėms, norintiems pagerinti atmintį, labai svarbu pakankamai miegoti NREM.

Tuo pačiu metu NREM miegas taip pat gali skatinti organizmo medžiagų apykaitą, padėti atkurti organizmo funkcijas ir sustiprinti organizmo imunitetą. Todėl tinkamo NREM miego užtikrinimas yra naudingas ne tik gerinant atmintį, bet ir būtina geros sveikatos palaikymo sąlyga.

Norėdami užtikrinti tinkamą NREM miegą, turėtume išsiugdyti gerus miego įpročius, pvz., kontroliuoti vakarienės laiką ir sumažinti sunkų pratimą bei įtemptą vakarinę veiklą. Be to, atsipalaidavimas prieš užmiegant gali padėti mums greičiau patekti į NREM miegą.

Apskritai, NREM miegas vaidina nepakeičiamą ir svarbų vaidmenį žmogaus atmintyje ir fizinėje sveikatai. Miego kokybės gerinimas ir tinkamo NREM miego užtikrinimas turės teigiamos įtakos mūsų gyvenimui ir darbui. Pradėkime jau dabar ugdyti sveikus miego įpročius ir pasveikinti geresnį rytojų! Matyti, kad reikia pagerinti atmintį. Cistanche deserticola gali žymiai pagerinti atmintį, nes Cistanche deserticola yra tradicinė kinų vaistinė medžiaga, turinti daug unikalių poveikių, iš kurių vienas yra pagerinti atmintį. Maltos mėsos veiksmingumą lemia įvairios joje esančios veikliosios medžiagos, įskaitant rūgštį, polisacharidus, flavonoidus ir kt. Šie ingredientai gali įvairiais būdais skatinti smegenų sveikatą.

Spustelėkite žinoti 10 būdų, kaip pagerinti atmintį

NREM miegas dar skirstomas į 1, 2 ir 3 (arba lėto bangos miego) stadijas (53). 1 miego stadija yra pereinamoji būsena nuo pabudimo iki miego, sudaranti 3 % suaugusiųjų naktinio miego. Apie 60% suaugusiųjų miego yra 2 stadijos miegas, kuriam būdingi skirtingi elektrofiziologiniai įvykiai, vadinami miego verpstėmis ir K kompleksais. 3 stadija, arba lėtųjų bangų miegas (SWS), sudaro apie 20 % miego ir jam būdingi lėti, didelės amplitudės virpesiai, vadinami lėtais virpesiais (SO,<1 Hz) and slow-wave activity (SWA, 0.5 to 2 Hz). In NREM sleep, cholinergic systems in the brainstem and forebrain become markedly less active; firing rates of LC–NE and serotonergic Raphe neurons are also reduced, compared to waking levels
(54). 

Tačiau tradicinė dogma apie santykinį LC-NE neuronų ramumą NREM miego metu buvo užginčyta dėl laikino LC-NE aktyvumo padidėjimo NREM miego metu (55). Vienu metu atliktas elektroencefalogramos (EEG) ir funkcinio MRT (fMRI) tyrimas su žmonėmis taip pat atskleidė, kad padidėjęs LC branduolio fazinis aktyvumas yra laikinai susijęs su SO perėjimais iš apačios į viršų (55, 56), o tai rodo sudėtingesnę neuromoduliatoriaus dinamiką NREM miegas. LC-NE neuronų aktyvumas NREM miego metu gali būti svarbus norint suprasti, kaip autonominis aktyvumas šiuo miego laikotarpiu gali prisidėti prie pažinimo stiprinimo.

Po SWS priepuolio smegenys pereina į REM miegą, kuris sudaro apie 20 % žmogaus miego, ir jam būdingi staigūs akių judesių pliūpsniai bei greitesni, žemos amplitudės alfa (8–12 Hz) ir teta (4–12 Hz). 8 Hz) svyravimai. REM miego metu abi aminerginės populiacijos yra stipriai slopinamos, o cholinerginės sistemos tampa aktyvesnės, palyginti su pabudimo lygiu (57). Perėjimas per 2 stadiją, SWS ir REM vyksta nuo 90- iki 100-minučių ciklais per naktį, pirmoje nakties pusėje dominuoja SWS, o antroje nakties pusėje dominuoja REM miegas. (58).

Periferinėse vietose perėjimas nuo pabudimo prie SWS yra susijęs su reikšmingu širdies susitraukimų dažnio ir kraujospūdžio sumažėjimu, taip pat su padidėjusiu HF-HRV dominavimu (59, 60). Kraujospūdžio kritimas NREM miego metu, palyginti su pabudimu, yra naudingas širdies ir kraujagyslių sveikatai, todėl kai kurie ekspertai miegą apibūdina kaip „širdies ir kraujagyslių atostogas“ (61). Visų pirma SWS yra širdies ir kraujagyslių sistemos ramybės laikotarpis ir gali būti galimybė širdies ir kraujagyslių sistemai atsigauti nuo dienos įžeidimų, tokių kaip streso sukeltas kraujospūdžio padidėjimas. Iš tiesų, viename tyrime, kuriame lyginami SWS kiekiai ir subklinikiniai širdies ir kraujagyslių ligų žymenys, nustatyta, kad dalyviai, kuriems pasireiškė didesnis SWS, po širdies ir kraujagyslių sistemos streso parodė mažesnius širdies ir kraujagyslių ligų žymenis (62), o tai rodo, kad SWS gali sumažinti autonominį atsaką į dienos stresą, kuris gali pakeisti ligos riziką.

Be to, miegas, o ne cirkadinis poveikis, turi įtakos ANS veiklai, nes panašus ŠSD profilis buvo parodytas dienos ir nakties miego metu (63), o tai taip pat gali reikšti, kad dienos miegas yra mini širdies ir kraujagyslių atostogos. Be to, tyrime, kuriame lyginami ŠSD profiliai 50-minutės miego ir budrumo gulimoje padėtyje metu, buvo nustatytas parasimpatinis dominavimas tik miego metu, o ne ramaus poilsio metu, o tai rodo, kad nauda širdies ir kraujagyslių sistemai būdinga miego metu (64).

Tyrimai atskleidė nuoseklią širdies ir smegenų veiklos tarpusavio priklausomybę, laikinai sutampančius EEG delta (0,5–4 Hz) galios ir ANS aktyvumo pokyčius (65–70). ŠSD moduliacijos yra taip glaudžiai susijusios su SWS atsiradimu, kad jas galima naudoti kaip parametrą automatiškai aptikti SWS (71). Be to, delta juostos galia, homeostatinio miego režimo žymuo, kuris išsisklaido nuosekliais NREM laikotarpiais, nakties miego metu rodo atvirkštinį ryšį su LF / (LF + HF) santykiu. Paprastai LF/(LF+HF) santykis didėja REM miego metu, o mažėja SWS metu (1A pav.) (66), o tai rodo didesnį simpatinį aktyvumą REM miego metu, kai širdies susitraukimų dažnis ir kraujospūdžio lygiai pasiekia tokias reikšmes kaip pabudus (72). ).

Parasimpatinė/vagalinė veikla NREM miego metu ir simpatinė veikla REM miego metu gali viršyti vidutinį ramaus budrumo lygį (72). 1B pav. parodytas RR intervalų galios spektras ramaus pabudimo, 2 stadijos, SWS ir REM miego metu (1B pav.) (73). Visai neseniai dėl priežastinio SWA padidėjimo dėl akustinės SO stimuliacijos padidėjo makšties aktyvumas (matuojamas HF-HRV ir SDNN) SWS metu, palyginti su fiktyviąja stimuliacija (74), o tai rodo stiprią tarpusavio priklausomybę tarp makšties aktyvumo ir lėtų EEG virpesių įvykių SWS metu.

Atsižvelgiant į tikslesnius analizės lygius laiko atžvilgiu, buvo parodytas ryšys tarp atskirų ANS ir CNS įvykių, tokių kaip širdies plakimas ir EEG SO gilaus miego metu (75). Naudodami kryžminės koreliacijos metodą, Thomas ir kt. (69) parodė laiko ryšį tarp SWA ir aukšto dažnio širdies ir plaučių (0.1 iki 0.4 Hz) jungties, EKG gauto stabilaus miego biomarkerio, NREM miego metu. Keletas tyrimų taip pat pranešė apie autonominių ir centrinių įvykių ryšį, kai trumpi širdies ritmo pliūpsniai laikinai sutampa su trumpalaikiu SO padidėjimu NREM miego metu (73, 76). Rembado ir kt. užfiksuoti vagaliniai potencialai, pasireiškę kaip vagaliniai aferentai į smegenų žievę reaguojant į VNS, makakos beždžionių smegenyse esant skirtingoms sąmonės būsenoms (77). Buvo pranešta, kad vagos sukeltas potencialas NREM miego metu yra 300–500 % didesnis, palyginti su REM miegu ir budrumu (1C pav.) (77), o kritiškai vertinant, makšties sukeltas potencialas NREM metu buvo didesnis depoliarizuotų dirgiklių atveju. vykstančių delta svyravimų fazė, o tai rodo glaudų laiko ryšį tarp ANS ir CNS įvykių. Šie radiniai rodo, kad CNS – ANS dinamika palaiko žievės ir širdies funkcijos tarpusavio priklausomybę miego metu. Be to, kartu su pabudimo ŠSD tyrimų išvadomis, natūralus parasimpatinės aktyvumo padidėjimas SWS metu rodo, kad ŠSD profiliai miego metu gali lemti tam tikrą pažinimo pagerėjimą.

Tiek SWS, tiek Vagal Tone Benefit WM

Palyginti su budrumu, miegas tarp WM treniruočių gali būti labai svarbus siekiant pagerinti WM našumą (78–82), galbūt dėl ​​SO poveikio (83–85) (SI priedas, S2A pav.). Be to, neseniai atliktas tyrimas, naudojant akustinę SO stimuliaciją nakties miego metu, parodė, kad stimuliacija pagerino WM dėl sustiprinto SWA, palyginti su asmenimis, kurių SWA nebuvo sustiprintas (86). Tačiau ne visuose tyrimuose nustatytas teigiamas ryšys tarp SWS EEG požymių ir WM pagerėjimo (78, 81). Viena iš galimų nuoseklių išvadų trūkumo priežasčių iš dalies gali būti susijusi su tuo, kad keli tyrimai matuoja ANS aktyvumą miego metu ir todėl praleidžia ANS indėlį į veiklos pokyčius. Vienas neseniai atliktas tyrimas apėmė ir autonominį, ir centrinį aktyvumą miego laikotarpiu, kai tiriamųjų WM buvo tikrinamas prieš ir po miego (78) (SI priedas, S2B pav.). Šiame tyrime dalyviai atliko operatyvinės trukmės užduotį ryte ir vakare. Susidomėjimo laikotarpiu tiriamieji snūstelėjo arba tyliai pabudo, o EEG ir EKG buvo užregistruoti (78). Rezultatai parodė, kad HF-HRV SWS metu numatė WM pagerėjimą sveikiems jauniems suaugusiems, labiau nei HF-HRV budrumo metu arba nei kitos SWS savybės, įskaitant SO ar SWA. Šios išvados rodo, kad kartu su SWS EEG reiškiniais natūraliai padidėjęs makšties aktyvumas SWS metu taip pat palaiko WM gerėjimą jauniems suaugusiems.

Nors nuo miego priklausomi WM patobulinimų mechanizmai išlieka sunkiai suprantami, remiantis dabartine nuotrauka, SO ir vagalinis aktyvumas gali palengvinti WM pagerėjimą padidindami prefrontalinį efektyvumą ir automatiškumą prefrontaliniuose ir subkortikiniuose slopinimo tinkluose. Konkrečiai, makšties įvestis padidina prefrontalinį fazinį-NE aktyvumą, o SO reguliuoja žievės sinapsės potenciją. Dar įdomiau, kad Eschenko ir kt. parodė, kad LC neuronai suveikia perėjimo iš apačios į viršų metu, o medialiniai prefrontaliniai neuronai suveikia SO piko metu (87), o tai atitinka maksimalaus žievės sužadinimo laiką pakilimo būsenų metu, o tai rodo, kad prefrontalinės ir LC sąveikos metu LC vadovauja prefrontalinei veiklai. Buvo iškelta hipotezė, kad SO sustiprina sinapses, kurios buvo prislėgtos dėl nuolatinio aktyvumo praėjusią dieną, ir kad stiprinimas yra fiziologinis pagrindas nuo miego priklausomam atminties pagerėjimui (88). Apibendrinant, optimalus NE lygis miego metu gali palaikyti kitos dienos WM našumą, sustiprindamas WM prefrontalinį aktyvumą ir taip padidindamas prefrontalinį-striatinį WM efektyvumą.

Kita galimybė yra ta, kad SO ir vagalinis aktyvumas palengvina WM pašalinant tau / beta-amiloidines plokšteles prefrontalinės ir subkortikinės vykdomosios funkcijos tinkluose, kurias skatina fazinis LC-NE aktyvumas (vagaliniai aferentai) ir SO (35). Net tarp asmenų, kurių kognityvinis funkcionavimas yra normalus, laikinas tau kaupimasis yra susijęs su prastesniu pažinimo efektyvumu (89). Šiame tyrime buvo naudojamas standartizuotas kognityvinės veiklos įvertinimo testas, kuris neleidžia mums atskirti tau įtakos WM per se. Reikia atlikti tolesnius tyrimus, kad būtų galima suprasti, ar glimfinis klirensas iš tikrųjų yra susijęs su kasdieniu nuo miego priklausomu WM pagerėjimu sveikose smegenyse, ar gali būti naudojami kiti mechanizmai, įskaitant SO sukeltą sinapsinės homeostazės atkūrimą (90) arba padidinimą. maksimalus sinapsinis efektyvumas (91).

Dabar kreipiamės į LTM klausimą, dėl kurio daug įrodymų patvirtina SWS vaidmenį konkrečiai konsoliduojant nuo hipokampo priklausančius epizodinius prisiminimus. Tačiau įrodymų apie galimą ANS aktyvumo vaidmenį miego metu šiame procese tebėra nedaug, o tai gali turėti aiškinamąją reikšmę.

CNS ir ANS indėlis į ilgalaikę atmintį

Nuo hipokampo priklausoma, epizodinė atmintis reiškia sąmoningą informacijos, būdingos gavimo laikui ir vietai, prisiminimą (92). Auganti literatūra palaiko miego vaidmenį konsoliduojant epizodinius prisiminimus ir nustatė lemiamą specifinių elektrofiziologinių įvykių vaidmenį NREM miego metu (93). Nors vyksta daug diskusijų apie tai, kaip naujausia patirtis reprezentuojama ir transformuojama žievės ir subkortikinėse ilgalaikėse saugyklose (94–96), sutariama, kad hipokampas yra greitai besimokanti sistema, sujungianti naujausią patirtį į reprezentacijas įvairiose žievės srityse. struktūros kodavimo metu (93).

Konsolidacijos metu pakartotinis aktyvinimas stabilizuoja ir sustiprina atminties pėdsakus, o miegas yra optimalus konsolidacijos neprisijungus laikotarpis, nes tai palengvina dialogą tarp hipokampo ir neokortekso (93). Tiksliau, NREM miego metu atminties pėdsakai vėl suaktyvinami hipokampo aštrių bangų raibuliais, esančiais talaminiuose verpstuose, kurie savo ruožtu yra SO perėjime iš apačios į viršų, suteikdami kelią nerviniam ryšiui tarp neokortikinės ir hipokampo ląstelės. asamblėjos. Neseniai buvo pripažinta, kad verpstės vaidina priežastinį vaidmenį nuo hipokampo priklausančiame atminties konsolidavime per farmakologiją (97) ir tikslinį atminties aktyvavimą (98). Mednickas ir kt. (97) lygino zolpidemą, trumpai veikiantį GABA-A agonistą, su placebu ir teigiama kontrole migdomuoju (natrio oksibatu) visą naktį. Palyginti su kontroliniais preparatais, zolpidemas padidino miego verpstes ir sustiprino nuo hipokampo priklausomą epizodinę žodinę atmintį, o verpstės dėka pagerėjo atmintis. Kiti farmakologiniai tyrimai patvirtino šias išvadas (99), o tai rodo, kad talamokortikinio tinklo GABAerginės moduliacijos yra svarbios LTM formavimuisi.

Nepaisant didėjančio tyrimų, įrodančių ANS aktyvumo vaidmenį vykdant vykdomąją funkciją ir WM, sąrašo, apie ryšius su LTM pranešama retai, ir jokie tyrimai nepatvirtino ANS vaidmens miego metu sergant konkrečiai nuo hipokampo priklausančiu epizodiniu LTM. Vienas tyrimas parodė, kad nuo hipokampo nepriklausančios procedūrinės atminties pagerėjimas per naktį buvo susijęs su LF-HRV ir SDNN miego metu (100). Be to, parasimpatinis aktyvumas (HF-HRV) REM miego metu stipriai numatė numanomo pirmavimo pagerėjimą atliekant kūrybiškumo užduotį (101). Tyrimai, tiriantys ŠSD poveikį būdravimo metu epizodiniam LTM, taip pat rodo skirtingus rezultatus. Vienas tyrimas parodė, kad žmonėms, kurių vagalinė autonominė funkcija bloga (žemas ŠSD ramybės būsenoje), yra daugiau klaidingos atminties klaidų (102). Be to, buvo įrodyta, kad širdies vagalinis tonusas teigiamai koreliuoja su geresne emociškai įkrautų dirgiklių atmintimi (103, 104), nors ir neturi jokio ryšio su neutralių dirgiklių atmintimi. Priešingai, keli tyrimai parodė, kad ŠSD būdravimo metu nenumato epizodinio atminties veikimo (105–107). Apibendrinant, CNS ir ANS įvesties vaidmens kognityviniam tobulėjimui vaizdas yra toks, kad SWS yra optimali smegenų būsena epizodiniams, ilgalaikiams, neemociniams prisiminimams stabilizuoti, taip pat vykdomajai funkcijai pagerinti, bet ne. būtinai tais pačiais mechanizmais.

Kaip veikianti ir ilgalaikė atmintis sąveikauja miegant?
Nors tyrimai parodė, kad tiek SWS (įskaitant SWA ir SO), tiek makšties aktyvumas SWS metu prisideda prie WM ir kad SO-verpstės pulsacijos kompleksai prisideda prie epizodinio LTM, ryšys tarp WM ir epizodinio LTM lieka neaiškus. Viena vertus, tyrimai parodė teigiamus ryšius tarp WM ir LTM, kad WM padidina LTM atpažinimą, o WM talpa riboja LTM kodavimą (108). Kita vertus, Hoskin ir kt. parodė, kad epizodinis atminties suaktyvinimas pabudimo metu trukdo WM priežiūrai (109). Tiksliau, dalyviai išmoko žodžių sąrašus ir buvo išbandyti iškart po kodavimo (trumpalaikis WM) arba atliko išblaškymo užduotį, kurios metu buvo atkurta epizodinė atmintis (LTM pakartotinis aktyvinimas). Jie parodė, kad delsimo laikotarpis suteikė papildomos informacijos, kuri neigiamai paveikė WM priežiūrą. Tai rodo, kad koordinuoti veiklos modeliai daugelyje žievės regionų, įskaitant prefrontalinę žievę, kuriuos sukelia atminties pakartotinis aktyvinimas, gali pavogti išteklius iš WM priežiūros. Taigi, WM ir epizodinė atmintis gali būti palaikoma atskirais ir potencialiai konkurencingais neuroniniais mechanizmais, būtent LC-NE prefrontaliniu-subkortikiniu tinklu ir GABAerginiu talamokortikiniu hipokampo tinklu.

Neuromoduliaciniu lygmeniu, kartu su LC-NE WM stiprinimu (VNS tyrimai), tyrimai su gyvūnais įtraukė šią sistemą per ir iškart po jos koduojant naujas patirtis (110, 111) ir nuo pabudimo priklausomą genų ekspresiją, reguliuojančią sinapsinį potenciją, kuri palaiko mokymąsi ( 112). Tačiau, nors grįžtamasis LC inaktyvavimas atliekant Morriso vandens labirinto užduotį parodė reikšmingus erdvinės atminties kodavimo ir WM sutrikimus, erdvinės atminties konsolidacija ir išsaugojimas neturėjo įtakos (113). Kartu šie rezultatai rodo, kad LC-NE sistema gali atlikti svarbų vaidmenį ankstyvame naujos patirties įgijime ir pažinimo kontrolės efektyvumui, bet ne konsoliduojant ir atkuriant LTM.

Žmonėms, naujausi tVNS literatūros atradimai patvirtino selektyvų funkcinį LC-NE sistemos vaidmenį kognityvinėje kontrolėje, bet ne LTM. 19 tVNS tyrimų (114) metaanalizė parodė reikšmingą ūminio tVNS poveikį pažinimo slopinimo kontrolei, ypač didėjant užduoties sunkumams, tačiau nėra įrodymų, patvirtinančių tVNS veiksmingumą LTM veikimui, dėmesiui ar kitoms pažinimo sritims. Tiksliau, Mertens ir kt. (115) nustatė, kad tVNS neturėjo įtakos nei tiesioginio, nei uždelsto žodžių atpažinimo atminčiai jauniems ir vidutinio amžiaus suaugusiems. Be to, naudojant farmakologiją, Lozano-Soldevilla ir kt. (116) skyrė GABAerginį benzodiazepiną (lorazepą) sveikiems suaugusiems ir pranešė apie nuo dozės priklausomą WM sumažėjimą, kurį lėmė sumažėjusi gama ir alfa galia, o tai rodo antagonistinį ryšį tarp GABA ir LC-NE prefrontalinių-subkortikinių tinklų.

Konkurencija tarp šių tinklų gali būti ypač paplitusi miegant neprisijungus (117, 118). Hipokampo bangavimo, LTM atkūrimo parašų ir konsolidacijos metu Logothetis ir kt. (117) parodė deaktyvacijas smegenų kamieno regionuose, reguliuojančiuose ANS. Šie įspūdingi rezultatai gali reikšti, kad nuo miego priklausomo atminties konsolidavimo metu pulsacijos / verpstės kompleksai gali sukurti privilegijuotą hipokampo ir žievės sąveikos būseną, nutildydami diencefalinių, vidurinių smegenų ir smegenų kamieno regionų išvestį (SI priedas, S3 pav.). Įdomu tai, kad bazinių ganglijų, pontino srities ir smegenėlių žievės deaktyvavimas atitinka ankstesnius epizodinės ir procedūrinės atminties sistemų konkurencijos įrodymus (119). Atvirkščia kryptimi Novitskaya ir kt. (118) eksperimentiškai padidino NE faziniu LC stimuliavimu ir blokavo su bangavimu susijusių žievės verpsčių susidarymą, taip trukdydamas erdviniam LTM konsolidavimui. Be to, Marzo ir kt. (120) parodė, kad anestezuotų žiurkių fazinis LC stimuliavimas laikinai slopino verpstes, tuo pačiu sukeldamas ilgalaikį šuolius vidurinėje prefrontalinėje žievėje, panašų į nuo NE priklausomą prefrontalinį aktyvumą WM užduočių uždelsimo laikotarpiu. Taip pat gerai dokumentuota, kad NE įvestis perkelia talamokortikinį tinklą iš sinchronizuotos būsenos, susijusios su SO ir velenais, į desinchronizuotą būseną, kuriai būdingas padidėjęs neuronų atsakas į sinapsinius įvestis, o tai yra optimalesnė kodavimui ir jutimo apdorojimui (121).

Taigi, dvikryptis, abipusis antagonizmas tarp talaminės – hipokampo – žievės ir prefrontalinės – subkortikinės – autonominės sistemos NREM metu gali lemti praneštą elgsenos kompromisą tarp epizodinio LTM ir WM. Norėdami išbandyti šią galimybę, Chen ir kt. naudojo GABA-A agonistą zolpidemą, kad ištirtų makšties ir veleno sistemų sąveikos kryptingumą nakties miego metu ir jų poveikį WM gerinimui bei epizodinei atminties konsolidacijai (122). Kartu su stiprėjančiu veleno aktyvumu ir epizodiniu LTM konsolidavimu zolpidemas taip pat parodė makšties slopinimą ir mažesnį WM pagerėjimą, palyginti su placebu (SI priedas, S4A pav.). Vagalinis aktyvumas SWS metu teigiamai koreliavo su WM pagerėjimu (SI priedas, S4B pav.), bet neigiamai koreliavo su LTM sulaikymu (SI priedas, S4C pav.). Efektyvus jungiamumo įvertinimas (123, 124) parodė, kad žievės svyravimai verpstės diapazone parodė priežastinį makšties autonominio aktyvumo slopinimą tiek zolpidemo, tiek placebo sąlygomis, kurių dydis buvo susijęs su kompromisu tarp sustiprinto epizodinio LTM. sumažintas WM pagerėjimas. Be to, veleno ir SO jungtis buvo susijusi su panašiu elgsenos kompromisu, o didesnė veleno ir SO jungtis, susijusi su mažesniu WM pagerėjimu. Šios išvados atitinka nuostatą, kad GABAerginis hipokampo-talamokortikinis ryšys ir LC-NE priekinė-subkortikinė-autonominė komunikacija konkuruoja dėl išteklių SWS miego metu ir kad ši sąveika gali būti nukreipta link LTM konsolidacijos didinant verpstes / sigmą, šiuo atveju farmakologiškai. ir tikriausiai kiti metodai turėtų nuspėjamą poveikį. Pavyzdžiui, mes manome, kad VNS pakreips sąveiką priešinga kryptimi, padidindamas vagalinį aktyvumą ir WM tobulinimą verpsčių, kartu su SO ir LTM našumu, sąskaita.

Lėto virpesio jungiklio modelis

Lėto virpesių perjungimo modelis (2 pav.) siūlo, kad smegenys persijungtų tarp atskirų ir nepersidengusių. LTM būsenos metu konsolidacija vyksta per su velenu susietus SO, o tai padidina hipokampo ir talamo žievės ryšį, padidina pulsacijos ir veleno kompleksus, tuo pačiu sumažinant prefrontaliniai-autonominiai slopinimo tinklai. WM būsenos metu SO be velenų skatina didesnį neuronų efektyvumą prefrontaliniame – subkortikiniame – autonominiame tinkle. Šių tinklų konkurencinė dinamika teoriškai pagrįsta tyrimais su gyvūnais, rodančiais antagonistinius ryšius tarp smegenų regionų, reguliuojančių autonominį aktyvumą, palyginti su atminties atkūrimu (117, 118), ir periodinio perjungimo tarp verpsčių ir autonominio aktyvumo įrodymus (126).

Be to, manome, kad velenai gali veikti kaip blokavimo mechanizmas, reguliuojantis SO išteklius kitiems procesams. Atsižvelgiant į tai, kad NREM metu maždaug 20 % SO yra susukti (127), tai palieka daug išteklių, kuriuos reikia padalyti kitiems procesams. Neseniai atliktas darbas, analizuojantis SO erdvines ir laiko charakteristikas, parodė, kad juos galima suskirstyti į tris tipus: pasaulinius, frontalinius ir vietinius SO, o pasauliniai SO dažniau pasitaiko kartu su verpstėmis (127). Įrodyta, kad pasauliniai SO palaiko ilgalaikį ryšį, padidina veleno sujungimą ir prognozuoja LTM konsolidaciją (128), tuo tarpu priekinių SO amplitudė yra mažesnė nei pasaulinių SO, jie plinta tik priekinėje žievėje ir gali būti perspektyvūs kandidatai keisti prefrontalinę subkortikiniai-autonominiai tinklai, palaikantys WM. Manome, kad priekiniai SO taip pat gali būti banga atkuriamiesiems procesams, kurie palengvina prefrontalinį glimfinį klirensą, nes tyrimai parodė, kad SO yra laikinai susietas su smegenų glimfo klirensu ir yra prieš jį (129, 130), tačiau šiuose tyrimuose SO kategorijos nebuvo atskirtos. . Priekiniai SO gali reguliuoti makšties veiklą, taip skatindami fazinį LC neuronų uždegimą ir tau klirensą (35). Neseniai atliktas tyrimas parodė, kad klausos stimuliacija ne tik padidina priekinę SO, bet ir padidina makšties ŠSD (131). Kartu vagalinis aktyvumas gali padidinti prefrontalinį efektyvumą ir WM funkcinių tinklų automatiškumą dėl glimfinio klirenso, kuris pageidautina atsiranda priekinių SO metu. Šios spėlionės yra eksperimentiškai išbandomos, todėl reikia daugiau tyrimų, kad būtų galima dar labiau išsiaiškinti sudėtingą ir potencialiai konkurencingą miego dinamiką, kuri palaiko daugybę pažinimo sričių.

Baigiamosios pastabos ir ateities kryptys

WM yra gebėjimas trumpą laiką išlaikyti nedidelį kiekį aktyvios ir svarbios informacijos, o epizodinė atmintis yra iš pažiūros neribotas autobiografinių patirčių bankas, kurių kiekvieną galima aiškiai iššaukti. Nustatyta, kad miegas, ypač smegenų veikla SWS metu, turi įtakos abiejų tipų atminties procesams. Be to, HF-HRV išmatuotas vagos aktyvumas yra susijęs su WM, o tyrimai, tiriantys ANS poveikį epizodinei atminčiai, duoda nenuoseklių rezultatų. Nežinomas mechanizmas, kuriuo remiantis CNS ir ANS veikla miego metu koordinuojasi, kad palengvintų abiejų tipų pažinimo procesus. Norėdami užpildyti šią spragą, pristatome lėto virpesių perjungimo modelį, kuriame teigiama, kad miegas yra konkurencinė arena, kurioje epizodiniai LTM ir WM varžosi dėl ribotų išteklių. Nors manoma, kad šis modelis atsiranda natūraliai, vidinis sistemos veikimas atskleidžiamas eksperimentiškai atliekant tyrimus, kurie sustiprina vieną kompromiso pusę (pvz., farmakologiškai didėjančios verpstės arba pulsacijos sukeltos LC stimuliacijos) su nuspėjamu makšties aktyvumo sumažėjimu ir WM našumas po miego arba pulsavimo / veleno jungtis ir LTM.

Jei miegas veikia kaip jungiklis, perjungiantis tarp LC–NE prefrontalinių–subkortikinių autonominių procesų ir GABAerginio talamokortikinio–hipokampo pakartojimo, vienas klausimas yra, kas lemia perjungimo mechanizmo prioritetą. Svarstome dvi galimybes – natūralų periodinį perjungimą ir nuo patirties priklausomą šališkumą. Lecci ir kt. (126) parodė periodinį kintamą suklio sprogimų ir širdies ritmo pagreičių modelį, vykstantį kas 50 s, ir tai patvirtina galimybę, kad lėto virpesių jungiklio mechanizmai periodiškai kaitaliojasi toninėmis sąlygomis. Arba mokymasis, emocinė patirtis, naujumas ar pažinimo krūvis gali lemti prioritetų teikimą. Laikantis šios idėjos, sudėtingesnės atminties užduotys rodo didesnį verpsčių skaičių vėlesnio miego metu (132). Panašiai, intensyvus WM treniruotės gali padidinti priekinį SO ir makšties aktyvumą, palyginti su ne tokia intensyvia WM treniruote (22, 84). Būsimi tyrimai, tiriantys, kaip mūsų smegenys ir kūnas koordinuoja šio jungiklio valdymą, leistų geriau suprasti konkurencinę dinamiką tarp skirtingų atminties sričių.

WM tradiciškai buvo laikomas nekeičiamu bruožu, tačiau WM mokymo tyrimai parodė, kad vykdomosios funkcijos apskritai ir WM konkrečiai gerėja (20), o naujausi tyrimai rodo, kad miegas palaiko šį pagerėjimą (78, 82). Tačiau pagrindiniai šios naudos mechanizmai yra neaiškūs. Be to, mažai žinome apie tai, kaip prefrontaliniai ir subkortikiniai autonominiai tinklai gali koordinuoti SO ir vagalinę veiklą, kad palengvintų WM. Vienas tyrimas parodė ryšį tarp pažinimo kontrolės, vagalinio aktyvumo ir automatiškumo prefrontaliniuose-subkortikiniuose autonominiuose tinkluose. Lin ir kt. parodė, kad kognityvinis mokymas sumažino funkcinį ryšį dvišaliuose striatumo ir priekinės dalies tinkluose, kartu padidindamas makšties aktyvumą, taip palengvindamas apmokytų ir netreniruotų užduočių atlikimą, o sėkmingam pažinimo slopinimo kontrolei reikia mažiau išteklių (22). Tačiau kaip tokia dinamika moduliuojama miego ar SO metu, lieka neištirta. Būsimi nervinio vaizdo tyrimai su tuo pačiu metu atliekami EEG-fMRI yra labai svarbūs, kad būtų galima suprasti neuroninius mechanizmus, kuriais grindžiamas WM plastiškumas konkrečių miego įvykių metu.

Nors per pastarąjį dešimtmetį buvo padaryta didelė pažanga, vis dar reikia daug suprasti apie miego vaidmenį įvairiose pažinimo srityse. Čia pateikiame scenarijų, pagal kurį epizodiniai LTM ir WM palaikomi atskiromis grandinėmis, kurios miega dėl ribotų išteklių. Svarbu tai, kad pabrėžiame galimybę, kad SO gali būti toliau suskirstytos į subkategorijas, susijusias su skirtingomis funkcijomis, nes elektrofiziologiniai įvykiai, kurių dažnis yra toks pat, gali turėti atskiras funkcijas – tokią galimybę neseniai ištyrė Ngo ir kolegos, rodantys funkcinį delta ir SO disociaciją. su delta bangomis, palengvinančiomis užmiršimą, o SO yra labiau linkę susieti su verpstėmis ir palengvinti epizodinį LTM konsolidavimą (133, 134). Siūlome, kad autonominių ir centrinių biomarkerių nustatymas miego metu skirtingiems pažinimo procesams ir jų konkurencinės dinamikos supratimas galėtų palengvinti naujų įžvalgų apie atminties modelius ir pateikti naujus tikslus kovojant su neurodegeneracine liga.

Duomenų, medžiagų ir programinės įrangos prieinamumas.

Duomenų, pagrindžiančių šį darbą, nėra.

PADĖKA.

Šį darbą parėmė NIH Grant R{0}}AG062288, skirta SCM

Nuoroda

1. MA Hagenaars, M. Oitzl, K. Roelofs, Atnaujinimas įšaldymas: gyvūnų ir žmonių tyrimų suderinimas. Neurosci. Biobehav. Rev. 47, 165–176 (2014).

2. K. Miki, M. Yoshimoto, Skirtingų simpatinio nervo aktyvumo pokyčių vaidmuo ruošiant širdies ir kraujagyslių funkcijų koregavimą žiurkių užšalimo metu. Exp. Physiol. 95, 56–60 (2010).

3. SE Taylor ir kt., Moterų biologinės elgsenos atsakas į stresą: stenkis ir draugauk, o ne kovok ar bėk. Psichologas. 107, 411–429 (2000).

4. LN Whitehurst, A. Subramoniam, A. Krystal, AA Prather, Smegenų ir kūno sąsajos miego metu: reikšmės apdorojimui atminties. Neurosci tendencijos. 45, 212–223 (2022).

5. S. Breitas, A. Kupferbergas, G. Rogleris, G. Hasleris, Vagus nervas kaip smegenų ir žarnų ašies moduliatorius esant psichikos ir uždegiminiams sutrikimams. Priekyje. Psichiatrija 9, 44 (2018).

6. M. Kalia, JM Sullivan, Smegenų kamieno projekcijos žiurkės klajoklio nervo sensorinių ir motorinių komponentų. J. Comp. Neurol. 211, 248–265 (1982).

7. KK Sumal, WW Blessing, TH Joh, DJ Reis, VM Pickel, Vagalinių aferentų ir katecholaminerginių neuronų sinaptinė sąveika žiurkės nucleus tractus solitarius. Brain Res. 277, 31–40 (1983).

8. F. Shaffer, R. McCraty, CL Zerr, Sveika širdis nėra metronomas: integruota širdies anatomijos ir širdies ritmo kintamumo apžvalga. Priekyje. Psichologas. 5, 1040 (2014).

9. JF Thayer, RD Lane, Claude Bernard ir širdies ir smegenų ryšys: tolesnis neurovisceralinės integracijos modelio tobulinimas. Neurosci. Biobehav. Rev. 33, 81–88 (2009).

10. RE Kleiger, PK Stein, JT Bigger, Jr, Širdies ritmo kintamumas: matavimas ir klinikinis naudingumas. Ann. Neinvazinis elektrokardiolis. 10, 88–101 (2005).

11. S. Laborde, E. Mosley, JF Thayer, Širdies ritmo kintamumas ir širdies makšties tonusas psichofiziologiniuose tyrimuose – eksperimento planavimo, duomenų analizės ir duomenų ataskaitų rekomendacijos. Priekyje. Psichologas. 8, 213 (2017).

12. M. Malik, Širdies ritmo kintamumas. Ann. Neinvazinis elektrokardiolis. 1, 151–181 (1996).

13. V. Menon, M. D'Esposito, PFC tinklų vaidmuo kognityvinėje kontrolėje ir vykdomojoje funkcijoje. Neuropsychopharmacology 47, 90–103 (2021).

14. A. Baddeley, Darbinė atmintis. Science 255, 556–559 (1992).

15. TS Braver, JR Gray, GC Burgess, "Daugelio darbinės atminties variacijos atmainų paaiškinimas: dvigubi kognityvinės kontrolės mechanizmai" Variation in Working Memory, A. Conway, C. Jarrold, M. Kane, A. Miyake, J. Towse, Eds. (Oxford University Press, 2007), p. 76–106.

For more information:1950477648nn@gmail.com