睡眠の再活性化の恩恵を受けた報酬関連情報

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Anonim
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覚醒中に見られる脳活動のパターンは、深いノンレム睡眠中に自発的に現れます(再活性化します)。再活性化パターンは、目覚めている間の報酬に関連付けられていたパターンを利用します。これは、スイスの科学者がfMRIマシンでEEG制御下で眠っている13人の脳活動を分析したことで発見されました。この記事は、NatureCommunications誌に掲載されました。

睡眠は、記憶の統合、言い換えれば、短期記憶から長期記憶への情報の転送を促進します。これは、目覚めている間に人の情報のコーディング中に活性化された脳の領域が、その後の睡眠中、より正確には、深い徐波睡眠段階中に再活性化されるときに発生します。さらに、人間では、再活性化は、深い徐波睡眠の段階に特徴的な睡眠紡錘波(シグマリズム)とデルタ波(1〜4ヘルツ)の複合体の出現に関連していることが知られています。この瞬間、そしてこれらの条件下で、脳はそれが日中に学んだことを繰り返すようです。しかし、睡眠中に再処理される記憶を脳がどのように選択するかはまだ明らかではありません。

ジュネーブ大学のVirginieSterpenichと彼女の同僚は、進化の観点から、人間は生存を促進する情報、つまり報酬と罰に関連する情報を保持するべきであると提案しました。むしろ、再活性化の利点を持つのは彼女です。この仮説は、有用な情報の記憶が睡眠から恩恵を受けるという観察によって間接的に支持されています。そして、彼らの仮定を実験的にテストするために、科学者は12人の女性と6人の若い男性(平均年齢-22、1±2、4歳)の参加を得て研究を行いました。

夕方、科学者たちはボランティアをMRIに入れ、2つのゲームをプレイするように依頼しました。3次元の迷路から抜け出す必要があり、顔認識ゲームでは参加者が顔を見つける必要がありました。説明による。研究者は、顔の情報処理(紡錘状回と外側後頭葉)と空間ナビゲーション(海馬傍回領域)に特化した、簡単に区別でき、よく特徴付けられた脳領域を活性化することが知られているため、これら2つのゲームを選択しました。ゲームは、90秒の休憩で疑似ランダムな順序で60ブロックで提供されました。人が1つの問題の解決策を見つけると、他のゲームの残りの繰り返しは、それを解決できないように改ざんされました。したがって、各参加者は対面ゲームに勝った(8人の参加者)か、迷路を完了した(10人の参加者)かのどちらかでした。

ゲームが完了すると、研究者が継続的なEEG-fMRIデータを記録している間、参加者はスキャナーで眠り続けました。その後、参加者は家に帰って眠り、2日後に記憶テストを受けるために戻った。しかし、さらなる作業のために、深い徐波睡眠の段階に達した13人の参加者(顔で6勝、迷路を通過した7人)のデータのみを使用しました。

まず、覚醒時のfMRIデータに基づいて、報酬の有無(ゲームの失敗)、休憩中の活動に対応する神経パターンを区別するように分類器をトレーニングし、睡眠データに適用しました。

神経活動の両方の遊び関連パターンが再活性化されることはめったになく、覚醒から深いノンレム睡眠までのすべての状態でほぼ等しい確率で、それを含まないことが判明しました。対照的に、深い徐波睡眠中(p = 0、007)および高デルタ活動(p = 0、03)では、成功したゲームまたは報酬のあるゲームに対応する神経活動のパターンが、神経のパターンと比較して優勢でした。報酬のない活動。たとえば、参加者が迷路をうまく通過し、実験条件によれば、必然的に顔認識が失われた場合、深い徐波睡眠段階中に、この人の空間ナビゲーションの領域は、顔認識に関連する領域よりも頻繁に再アクティブ化されました。また、空間ナビゲーション領域の再アクティブ化は、顔認識領域の再アクティブ化よりも高いデルタアクティビティに関連付けられることが多かった。そして、顔認識の勝者にとっては、その逆が当てはまります。

さらに、睡眠セッション中の報酬遊びに対応する活動パターンの出現は、海馬(p≤0.02)および腹側被蓋野(p≤0.02)の活性化に関連する他のパターンよりも頻繁でした。ご存知のように、海馬は短期記憶で重要な役割を果たし、記憶の統合のプロセスに関与している領域であり、腹側被蓋野は報酬、動機付け、認知のシステムに関与しています。

ゲームごとに個別に再アクティブ化を検出する確率も、記憶の生産性と正の相関がありました(顔:p = 0.04、迷路:p = 0.02)。言い換えれば、夢の中で神経活動のパターンに遭遇する頻度が高いほど、このパターンが関連付けられているゲームのイベントの記憶が良くなりました。

したがって、著者は、報酬に関連する情報は主に記憶されるべきであり、したがって夢の中で再活性化されるべきであるという彼らの仮定を実験的に確認した。著者がそのような優越性の可能な進化的重要性に基づいてこの仮定をしたことを思い出してください。

しかし、今日、生存の問題はそれほど深刻ではありませんが、それでも睡眠は依然として重要であり、適切な状況下では、最も重要なことを覚えておくのに役立ちます。このように、トレーニング中とその後の睡眠中に同じクラシック音楽を聴くことは、学生が聞いた講義の情報の記憶を簡単に改善し、それに対するテストに合格するのに役立ちました。

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