Summary
Este protocolo describe los métodos utilizados para examinar los mecanismos neuronales subyacentes a la consolidación de la memoria dependiente del sueño durante las siestas en la primera infancia. Incluye procedimientos para examinar el efecto del sueño en el rendimiento de la memoria conductual, así como la aplicación y el registro de la polisonografía y la actigrafía.
Abstract
El sueño es fundamental para el funcionamiento diario. Una función importante del sueño es la consolidación de los recuerdos, un proceso que los hace más fuertes y menos vulnerables a la interferencia. Los mecanismos neuronales subyacentes al beneficio del sueño para la memoria se pueden investigar mediante polisomnografía (PSG). PSG es una combinación de grabaciones fisiológicas incluyendo señales del cerebro (EEG), ojos (EOG), y músculos (EMG) que se utilizan para clasificar las etapas del sueño. En este protocolo, se describe cómo se puede utilizar PSG junto con evaluaciones de memoria conductual, actigrafía e informe primario para examinar la consolidación de memoria dependiente del sueño. El enfoque de este protocolo se centra en la primera infancia, un período de importancia a medida que los niños pasan del sueño bifásico (que consiste en una siesta y sueño nocturno) al sueño monofásico (solo para dormir durante la noche). Los efectos del sueño en el rendimiento de la memoria se miden utilizando una evaluación de la memoria visuospatial a través de períodos de sueño y descanso despierto. Una combinación de actigrafía e informe de los padres se utiliza para evaluar los ritmos del sueño (es decir, caracterizar a los niños como nappers habituales o no habituales). Por último, el PSG se utiliza para caracterizar las etapas del sueño y las cualidades de esas etapas (como las frecuencias y la presencia de husillos) durante las siestas. La ventaja de usar PSG es que es la única herramienta disponible actualmente para evaluar la calidad del sueño y la arquitectura del sueño, apuntando al estado cerebral relevante que apoya la consolidación de la memoria. Las principales limitaciones del PSG son el tiempo que se tarda en preparar el montaje de grabación y que las grabaciones se toman típicamente sobre un sueño comprado. Estas limitaciones se pueden superar involucrando a los jóvenes participantes en tareas que distraen durante la aplicación y combinando PSG con actigrafía y medidas de auto-informe para caracterizar los ciclos de sueño. Juntos, esta combinación única de métodos permite investigaciones sobre cómo las siestas apoyan el aprendizaje en niños en edad preescolar.
Introduction
Dada la prevalencia del sueño en nuestra rutina diaria, es importante entender su función. Los estudios con este objetivo requieren una medición precisa del sueño. La polisomnografía (PSG) es la medida de sueño estándar de oro. PsG permite la medición objetiva y cuantitativa del sueño con alta resolución temporal y puede ser útil tanto para fines de investigación como clínicos. PSG es una combinación de grabaciones fisiológicas. Como mínimo, un montaje de PSG incluye las siguientes medidas: electroencefalografía (EEG), electrooculografía (EOG) y electromiografía (EMG). Estas medidas evalúan los potenciales eléctricos del cerebro, los ojos y los músculos respectivamente, y permiten la clasificación de las etapas del sueño (ver Figura 1). Se pueden incluir otras medidas, como la electrocardiografía (ECG), la respiración y la oximetría de pulso para identificar la presencia de sueño desordenado.
Figura 1: Ejemplo de colocación de electrodos y descripción de la actividad registrada a través de PSG. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
PsG permite que el sueño se caractertica en cuatro etapas distintas del sueño: movimiento ocular no rápido (no REM) etapa 1 (nREM1; 4-7 Hz), etapa no REM 2 (nREM2; 12-15 Hz), y etapa no REM 3 (más comúnmente conocido como sueño de onda lenta [SWS]; 0.5-4 Hz), y movimiento de ojos rápidos (REM ) dormir. nREM1 marca el inicio del sueño, y se identifica basado en el tono muscular reducido en la recodificación EMG y oscilaciones EEG de amplitud mixta en relación con el alfa observado en la estela en reposo. Esto es seguido por nREM2, que se puede distinguir por la presencia de husillos de sueño (ráfagas cortas de actividad de frecuencia sigma; 11-16 Hz) y complejos K (ondas lentas únicas que se destacan de la actividad circundante) en el EEG. SWS se caracteriza por oscilaciones EEG de alta amplitud de frecuencia lenta distintas. El sueño REM se caracteriza por una rápida actividad cerebral oscilatoria de baja amplitud muy similar a la observada durante la estela. Sin embargo, lo que distingue el sueño REM de la vigilia es que también se caracteriza por movimientos oculares rápidos fásicos (de ahí el apodo REM) y la atonía muscular. En el transcurso de una pelea de sueño, las etapas del sueño se experimentan cíclicamente, a una velocidad de aproximadamente 90 min/ciclo.
El sueño también sigue el ritmo circadiano, con peleas de sueño que tienen lugar en ciclos de 24-h. El tiempo de sueño y la consistencia pueden influir en la función del sueño y también son importantes para evaluar. Aunque el PSG es necesario para caracterizar las etapas del sueño, es lento aplicar y por lo tanto no es ideal para evaluar múltiples peleas de sueño (por ejemplo, varias noches de sueño, siestas y sueño durante la noche). Para ello, la actigrafía es beneficiosa. La actigrafía utiliza un acelerómetro triaxial, típicamente en la muñeca, para estimar el sueño basado en la ausencia de movimiento. Aunque la actigrafía no se puede utilizar para caracterizar las etapas del sueño, se ha demostrado que es fiable para detectar el inicio del sueño y la aparición de la estela (incluyendo la fragmentación del sueño o la estela después del inicio del sueño) en una serie de poblaciones de bebésde 1 a adultos mayores2 . Tanto el PSG como la actigrafía son métodos preferidos sobre las medidas de autoinforme.principal. Las medidas de autoinforme son fáciles de administrar y relativamente baratas, sin embargo, también están sujetas a sesgos e incumplimientos. Por último, vale la pena señalar que estos métodos se pueden utilizar en combinación para capitalizar las fortalezas de cada uno. Por ejemplo, el PSG se puede combinar con actigrafía y/o auto/padre-informe para obtener tanto la calidad del sueño durante la noche como la verificación de cantidades de sueño o ciclos de sueño-vigilia, especialmente durante largas duraciones (por ejemplo, semanas o meses).
Una función del sueño que ha despertado un interés particular es la consolidación de la memoria dependiente del sueño, el procesamiento de recuerdos que los deja más fuertes y menos vulnerables a la interferencia3. Aunque la consolidación de la memoria puede tener lugar durante la estela en niños4 y adultos5,hay evidencia sustancial de que la consolidación se mejora durante el sueño. Investigaciones anteriores han proporcionado ejemplos de comportamiento de consolidación de la memoria dependiente del sueño comparando los cambios en el rendimiento de la memoria después de un intervalo de sueño (por ejemplo, 8 pm-8 am) a los cambios después de un intervalo equivalente gastado despierto (por ejemplo, 8 am-8 pm). En los adultos, los recuerdos se protegen6 o incluso se mejoran7 después de un intervalo de sueño, mientras que los recuerdos suelen decaer en un intervalo equivalente de vigilia. Se han empleado controles que disocian los cambios de rendimiento de las influencias circadianas8,9,10. Por ejemplo, se observan beneficios similares del sueño al comparar el rendimiento durante una siesta de mediodía con un período de vigilia a mitad del día equivalente9.
Aunque una vez se pensó que el sueño reflejaba un proceso pasivo, simplemente protegiendo los recuerdos de la decadencia o interferencia, las teorías modernas sugieren que el sueño juega un papel más activo y realmente promueve la memoria a través de reactivaciones11,12 ,13. El apoyo a esto proviene de las correlaciones observadas entre las medidas conductuales de consolidación de la memoria sobre el sueño (cambio en la memoria después del sueño en comparación con antes del sueño) y aspectos específicos de la fisiología del sueño. Para muchas tareas de memoria declarativa, la consolidación de memoria está asociada con aspectos del sueño no REM, específicamente las medidas de SWS o husillos de suspensión que se encuentran en nREM2 y SWS. Si el papel del sueño fuera la protección pasiva contra la interferencia, no se esperaría tal correlación; más bien una correlación entre el tiempo dormido (independientemente de la etapa de sueño) y el rendimiento se esperaría, ya que más tiempo dormido proporcionaría más protección contra la interferencia14.
El soporte adicional para el papel activo de SWS en la consolidación de memoria es evidente en estudios de reactivación de memoria dirigida. En estos estudios, se aprende una memoria en el contexto de una señal perceptiva, por ejemplo un olor, y la memoria es mayor después del sueño si la cue se vuelve a presentar durante el sueño, SWS en particular15. Aunque el mecanismo subyacente se debate16,17, una teoría prominente, teoría de consolidación de sistemas, sostiene que los recuerdos codificados en el hipocampo se estabilizan en la corteza a través del diálogo hipocampal-neocortical. Específicamente, las ondas lentas corticales y los husillos del sueño, que se producen en combinación con ondas hipocampales asociadas con la reactivación de la memoria, apoyan la transferencia de memoria3.
El papel del sueño en la consolidación de la memoria durante el desarrollo es menos claro. La primera infancia es un período de especial interés a medida que los niños comienzan a pasar de una siesta bifásica (que consiste en una siesta del medio día y una pelea de sueño durante la noche) a un patrón de sueño monofásico. Investigaciones recientes sugieren que esta transición puede reflejar la maduración cerebral18. Este argumento es coherente con los datos empíricos que muestran los cambios en el desarrollo en el sueño nocturno (es decir, la topografía de la actividad de onda lenta) refleja el de la maduración cortical19.
Aunque hay varias demostraciones conductuales de consolidación nocturna dependiente del sueño en niños20,21 y bebés22,la investigación sobre los fundamentos neuronales de la consolidación de la memoria con el sueño del mediodía son empezando a ser investigado. En el trabajo innovador que examina el papel de las siestas de mediodía en la memoria en los niños en edad preescolar, se demostró que las siestas protegen los recuerdos de la información aprendida recientemente, mientras que la memoria se redujo (en un 12 %) cuando los niños permanecieron despiertos durante el intervalo de siesta23. Este "beneficio de la siesta" fue mayor en los niños que siestaban habitualmente (es decir, 5 o más veces por semana según se midió con actigrafía) independientemente de su edad. Al registrar el PSG durante la siesta, se encontró que el cambio en el rendimiento de la memoria a lo largo del período de la siesta se asociaba específicamente con la densidad del husillo del sueño (el número de husillos del sueño por minuto de nREM), lo que sugiere que la calidad de la siesta (no la cantidad) fue un factor crítico promover la retención de memoria (ver la sección de resultados representativos).
Este estudio destaca la importancia del PSG en la exploración de las relaciones entre el sueño y la memoria durante el desarrollo. Señala la importancia de caracterizar las estructuras de macro-(etapas del sueño) y micro- (cualidades de esas etapas como frecuencias y la presencia de husillos) durante las siestas para la consolidación de la memoria. También destaca la importancia de evaluar los ritmos del sueño (caracterizar a los niños como nappers habituales o no habituales). Aunque nuestro trabajo ha caracterizado la función de las siestas en el aprendizaje visuoespacial (y más recientemente el aprendizaje emocional24 y el aprendizaje procesal25), quedan muchas preguntas. Por ejemplo, será importante examinar otras tareas declarativas de memoria para evaluar la generalización de estos hallazgos y evaluar las tareas utilizadas en las aulas preescolares para comprender parámetros específicos (por ejemplo, la cantidad de beneficio de la siesta en relación con el aprendizaje) tareas ecológicamente válidas. También será necesario un trabajo adicional para comprender cuándo wake es suficiente para la consolidación de la memoria. Por lo tanto, nuestro objetivo es desmitificar el proceso de medición del sueño y la consolidación de la memoria dependiente del sueño en los niños. Proporcionamos consejos prácticos para examinar el beneficio de una siesta por la tarde en la memoria declarativa en los preescolares típicamente en desarrollo (aproximadamente de 3 a 4 años de edad) utilizando una tarea computarizada de memoria visuospatial, así como métodos para evaluar la habitualidad de la siesta usando la actigrafía, el informe de los padres y la fisiología de la siesta usando PSG. Aunque estos métodos fueron desarrollados para niños en edad preescolar que duermen la siesta con frecuencia variable, estos métodos podrían adaptarse a cualquier grupo de edad.
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Protocol
Antes de comenzar cualquier procedimiento de investigación, se debe obtener el consentimiento por escrito del padre y el consentimiento verbal debe obtenerse del niño para todos los procedimientos de estudio.
NOTA: Consulte la Figura 2 para obtener una visión general de los procedimientos.
Figura 2: Descripción general del protocolo. Cada cuadrado representa un día. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
1. Condición de promoción de la siesta
- Asegúrese de que la condición de promoción de siesta se contrarresta con la condición de promoción de reactivación entre los participantes, como se describe a continuación.
- Programe la condición de promoción de la siesta para comenzar aproximadamente una hora antes del período típico de la siesta del niño para dar tiempo a aplicar PSG y llevar a cabo la tarea de memoria visuospatial. Asegúrese de que el tiempo entre la retirada inmediata y la retirada tardía sea el mismo entre las condiciones de promoción de reactivación y la promoción de siesta.
- Explique los procedimientos de esta sesión a los niños y a los padres que utilicen materiales apropiados para la edad.
NOTA: Los materiales apropiados para la edad incluyen libros de cuentos o videos cortos de otro niño sometido a los mismos procedimientos. - Aplicar equipos de polisomnografía (ver sección 3).
- Lleve a cabo la codificación y la evaluación inmediata de la memoria para la tarea de memoria visuospatial (ver sección 4).
- Pida al niño que use el baño y luego inicie la rutina típica previa a la siesta del niño.
- Permita que el padre/cuidador ponga al niño a dormir como lo harían normalmente. Interferir lo menos posible porque la mayoría de los niños se duermen más rápido cuando se les proporciona su rutina normal.
- Permita que el niño siesta utilizando su ubicación típica de la siesta.
- Utilice técnicas de promoción de la siesta, pero solo cuando sea necesario, ya que han demostrado ser menos exitosas en el hogar si se desvían demasiado lejos de la rutina normal del niño.
NOTA: Las técnicas de promoción de la siesta incluyen el uso de una manta ponderada, frotar la espalda del participante, envolver al niño en una manta (similar a pañales), relajación muscular progresiva y tocar música relajante.
- Asegúrese de que la cantidad de tiempo que el niño duerme en la condición de promoción de siesta coincide con la cantidad de tiempo que juega en la condición de promoción de la estela.
NOTA: Si la condición de promoción de siesta es la primera, permita que el niño se despierte de forma natural y utilice esta duración para establecer la duración de la sesión de despertar. Si la condición de promoción de reactivación es la primera, utilice esta duración para determinar la duración de la siesta. Si la siesta excede esta vez, despierte al niño de la forma más natural posible abriendo la puerta, caminando fuera del dormitorio y hablando gradualmente más fuerte. - Llevar a cabo la evaluación de retiro retrasado para la tarea de memoria visuospatial, aproximadamente 15 a 30 minutos después de que el niño se despierte para evitar la inercia del sueño.
- Recopile la clasificación de niños y experimentadores para Visual Sleepiness Scale (VSS)26 y Visual Mood Scale (VMS)27.
- Retire los electrodos PSG.
2. Condición de promoción de wake
- Asegúrese de que la condición de promoción de reactivación se contrarreste con la condición de promoción de siesta descrita anteriormente.
- Programe la condición de promoción de la estela para comenzar aproximadamente una hora antes del período típico de siesta del niño para equiparar la hora del día en todas las condiciones. Asegúrese de que el tiempo entre la retirada inmediata y la retirada tardía sea aproximada entre las condiciones de promoción de reactivación y de la siesta.
- Explique los procedimientos de esta sesión a los niños y a los padres que utilicen materiales apropiados para la edad.
- Aplicar electrodos PSG (ver sección 3) para equiparar las condiciones de promoción de la estela y la siesta.
NOTA: Aunque no se espera dormir, esto equivale a condiciones y se puede utilizar para verificar la ausencia de sueño en caso de duda. - Lleve a cabo la codificación y la evaluación inmediata de la memoria para la tarea de memoria visuospatial (ver sección 4).
- Pida al niño que use el baño y luego diríjase a la ubicación en la que normalmente siesta.
- No permita que el niño siesta, en su lugar, haga que el niño juegue tranquilamente con juguetes no estimulantes en el mismo lugar que su siesta típica.
NOTA: Los juguetes no estimulantes aceptables incluyen pequeños juguetes sensorimotores como palos de cera y ladrillos de plástico entrelazados apropiados para la edad. - Pida al niño que juegue por su longitud típica de siesta o durante el tiempo que durmió durante la condición de promoción de la siesta (consulte el paso 1.7 para obtener información adicional).
- Registre cualquier actividad inusual, como hablar, salir de la sala y jugar con juguetes que no se proporcionan.
- No permita que el niño siesta, en su lugar, haga que el niño juegue tranquilamente con juguetes no estimulantes en el mismo lugar que su siesta típica.
- Asegúrese de que la cantidad de tiempo que el niño duerme en la condición de promoción de siesta coincide con la cantidad de tiempo que juega en la condición de promoción de la estela.
- Llevar a cabo la evaluación de recuperación retrasada para la tarea de memoria visuospatial, aproximadamente 15 a 30 minutos después de que el niño haya terminado de jugar con el fin de mantener el tiempo de retardo similar entre las condiciones.
- Recopile la clasificación de niños y experimentadores para VSS26 y VMS27.
- Retire los electrodos PSG.
3. Polisómnografía (PSG)
- Preparación
- Facilite la aplicación de electrodos PSG haciendo que el niño participe en una actividad tranquila, como leer un libro, jugar con la masa de juegos, comer un refrigerio si tiene hambre o ver una película corta.
NOTA: Si se utiliza una película, asegúrese de que la película sea apropiada para la edad, pero no agite la agitación en el niño (por ejemplo, películas animadas populares para niños o espectáculos). - No se requiere accesibilidad a un padre o tutor. Sin embargo, para los niños tímidos y tentativos asegúrese de que los cuidadores de confianza estén disponibles.
NOTA: Para un pequeño número de niños, los padres y tutores pueden distraer en lugar de ser útiles. Si este es el caso, pregúntele al padre si estaría dispuesto a salir de la vista del niño.
- Facilite la aplicación de electrodos PSG haciendo que el niño participe en una actividad tranquila, como leer un libro, jugar con la masa de juegos, comer un refrigerio si tiene hambre o ver una película corta.
- Recoger medidas de cabeza.
- Utilice una cinta métrica flexible y un marcador de porcelana para marcar ubicaciones para la aplicación posterior de electrodos.
- Mida la distancia desde la inión hasta nasion y coloque una marca en el punto intermedio. Mida la distancia desde la muesca preauricular en un oído hasta la muesca preauricular en el otro oído y coloque otra marca en el punto intermedio. La intersección de estas dos marcas es el punto de referencia (CZ).
- Mida el 10% de la distancia de la inión a nasion hacia arriba del inion. A continuación, mida el 10% de la muesca preauricular a la medición de la muesca preauricular desde este punto a cada lado. Haga dos marcas, una a cada lado (O3 y O4).
- Mida el 20% de la medida de la muesca preauricular a la muesca preauricular desde el punto de referencia a ambos lados de la cabeza. Haga dos marcas, una a cada lado (C3 y C4).
- Mida el 20% de la distancia de inion a nasion hacia arriba desde el punto de referencia. A continuación, mida el 20% de la muesca preauricular a la medición de la muesca preauricular desde este punto a cada lado. Haga dos marcas, una en cada lado (F3 y F4).
- Prepare un electrodo a la vez para la colocación.
- Limpie la ubicación de cada electrodo con un hisopo de alcohol. Exfoliar con un gel ligeramente abrasivo y luego eliminar cualquier material de limpieza residual.
- Llene cada electrodo con crema de electrodos.
- Para los electrodos colocados donde el cabello está presente, aplicar una gota adicional de crema de electrodo a un cuadrado de gasa y colocarlo en la parte posterior del electrodo.
- Para los electrodos colocados en la cara, utilice cinta médica para adherir el electrodo a la piel.
- Coloque un electrodo en cada eEG, EOG y ubicación EMG correspondiente.
- Coloque un electrodo en cada ubicación marcada en el cuero cabelludo (CZ, O3, O4, C3, C4, F3 y F4).
- Coloque un electrodo en cada mastoideo (pequeño proceso óseo detrás de la oreja) y otro en el centro de la frente.
- Coloque un electrodo EOG adyacente a cada ojo. Coloque uno de estos electrodos ligeramente superior al exterior del ojo derecho (llamado ROC) y uno al exterior y ligeramente inferior al ojo izquierdo (llamado LOC).
- Coloque dos electrodos EMG alrededor del área de la barbilla. Coloque un electrodo en la mejilla derecha justo encima de la línea de la sonrisa. Coloque el otro en el lado izquierdo justo encima de donde la barbilla se encuentra con el cuello, adyacente al esófago. Encuentra la segunda ubicación haciendo que el participante diga la palabra "leche" en voz alta mientras sientes por el lugar donde las contracciones musculares en el cuello y la barbilla son máximas.
- Conecte los electrodos al dispositivo de grabación e inicie la grabación.
- Registre las lecturas de impedancia para todos los electrodos. Asegúrese de que todos los electrodos pasen la prueba de impedancia.
NOTA: Algunos dispositivos pueden notar un 'Pass' o 'Fail', mientras que otros dispositivos pueden dar valores numéricos. En este último, las impedancias inferiores a 25 k son aceptables. Si una impedancia falla o es demasiado alta, retire y reemplace las baterías. Si esto no enmenda el problema, vuelva a aplicar ese electrodo. - Al finalizar cada condición, retire los electrodos PSG.
- Para los electrodos aplicados en el cabello, remoje la ubicación del electrodo con un spray a base de agua. Deje que el spray se situya durante aproximadamente un minuto y luego retire el electrodo.
NOTA: El spray para el cabello desenredado es muy eficaz con el fin de eliminar los electrodos para el cabello. - Para los electrodos aplicados con cinta adhesiva, normalmente en la cara y los mastoides, utilice una almohadilla de algodón con aceite de bebé aplicado para saturar la cinta. Cuando la cinta esté completamente cubierta con aceite para bebés, tire suavemente de la cinta hacia arriba de las esquinas.
- Para los electrodos aplicados en el cabello, remoje la ubicación del electrodo con un spray a base de agua. Deje que el spray se situya durante aproximadamente un minuto y luego retire el electrodo.
4. Tarea de memoria visuoespacial
- Administrar nueve estímulos para ser recordados dispuestos en una matriz de 3 x 3 a niños menores de 44 meses de edad. Administrar los 12 estímulos que se recordarán dispuestos en una matriz de 3 x 4 a niños mayores de 44 meses de edad.
NOTA: Si un niño asignado a la matriz de 12 elementos está demasiado desafiado, se puede utilizar la matriz de 9 elementos. Del mismo modo, si es evidente que la matriz de 9 elementos es demasiado fácil, la matriz de 12 elementos se puede utilizar para evitar efectos en el techo. Esto se justifica porque la precisión dentro del sujeto es de la variable de interés y no de puntuaciones brutas. Los estímulos son típicamente imágenes de dibujos animados de imágenes comunes (por ejemplo, oso, coche, tijeras) dispuestas en una matriz y presentadas en la pantalla de un ordenador portátil. Hay dos juegos de estímulos. Esto permite que la tarea se contrarreste en las dos condiciones (es decir, la promoción de siesta frente a la promoción de wake) para que los niños no reciban las mismas imágenes en ambas condiciones. - Administre la tarea en tres fases: codificación, recuperación inmediata y recuperación retrasada. Para cada fase permita que el niño responda cada pregunta a su propio ritmo.
NOTA: Las duraciones típicas son: 6 min para la fase de codificación, 2 min para la fase de recuperación inmediata y 2 min para la fase de recuperación retrasada.- En la fase de codificación, indique al niño que identifique cada imagen por nombre y, a continuación, indique al niño que recuerde su ubicación de cada elemento de la cuadrícula. Después de la codificación, las tarjetas se sustituyen por imágenes 'en blanco' y el niño debe localizar la posición de cada imagen hasta que alcancen una puntuación de codificación de 75%.
NOTA: Se eligió un umbral del 75% basado en estudios en adultos jóvenes28,29,30 y refleja un punto en el que el aprendizaje se alcanza claramente pero no en el techo.- Durante este bloque, los participantes reciben comentarios visuales de la tarea después de cada respuesta. Después de que el niño seleccione una ubicación de imagen, revele la imagen asociada y informe al niño si esa era la ubicación correcta o incorrecta.
- Proporcione comentarios verbales sobre el desempeño para motivar al niño, pero asegúrese de que la cantidad de comentarios sea consistente en ambas condiciones. Cuando el niño tiene éxito en la localización de una imagen use lenguaje como "Gran trabajo, ¡lo conseguiste!" Cuando un niño falla, use un lenguaje que resalte el esfuerzo del niño (por ejemplo, "¡Guau! No del todo, pero buen intento! Veamos si puedes conseguir el siguiente").
- Proporcione a los niños que están asignados a la matriz de 12 elementos que no pueden pasar la codificación después de 4 rondas con la oportunidad de estirar, hacer jacks de salto y moverse durante unos 5 minutos. Si el niño todavía no puede pasar la codificación después de 2 rondas adicionales, reinicie la codificación con la matriz de 9 elementos.
- Proporcione a los elementos secundarios asignados a la matriz de 9 elementos que reciben una puntuación de codificación del 100% en la primera ronda la tarea de codificación para la matriz de 12 elementos. Si no pasan por todos los pasos necesarios para volver a la matriz de 9 elementos, utilice la matriz de 12 elementos para las dos fases siguientes.
- Durante la fase de retirada inmediata, presente las imágenes de nuevo, una a la vez, y pida al niño que recuerde la ubicación correspondiente. No proporcione comentarios visuales o verbales, y solo sondee cada elemento una vez. Sin embargo, proporcione comentarios sobre el esfuerzo (es decir, "Buen trabajo dando su mejor esfuerzo").
- Lleve a cabo la fase de retirada tardía inmediatamente después de la vigilia o la condición de sueño.
NOTA: Esta fase es idéntica a la fase de retirada inmediata.- A veces los niños se volverán quisquillosos durante la fase de retiro retrasado. Si esto sucede, incita al niño a completar la tarea con un premio o ofreciendo más tiempo para ver su película durante la eliminación del PSG. Durante este tiempo, no permita que el niño juegue con juguetes ni participe en otras tareas hasta que se complete la tarea de memoria.
- En la fase de codificación, indique al niño que identifique cada imagen por nombre y, a continuación, indique al niño que recuerde su ubicación de cada elemento de la cuadrícula. Después de la codificación, las tarjetas se sustituyen por imágenes 'en blanco' y el niño debe localizar la posición de cada imagen hasta que alcancen una puntuación de codificación de 75%.
Figura 3: Ejemplos de visualizaciones de pantalla durante la tarea de memoria visuospatial. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
5. Actigrafía
- Programe el reloj de actividad.
NOTA: El reloj de actividad se muestrea a 32 Hz, con una sensibilidad de <0,01 g. La actividad se almacena en épocas de 15 s. - Proporcione a cada participante un reloj de actividad preprogramado e instrucciones. Dígale al padre que el reloj siempre debe usarse. Resalte que es resistente al agua por lo que no hay razón para quitar el dispositivo.
- Indique al niño que use el reloj en su mano no dominante continuamente.
- Indique al padre que presione el botón en el lado de la esfera del reloj cada vez que su hijo intente dormir, y luego de nuevo cuando se despierte.
NOTA: Esto genera un marcador de evento en los datos que ayuda con la actigrafía de puntuación.
- Proporcione al padre un diario de sueño (similar a un registro u hoja de cálculo) en el que pueda registrar los tiempos de sueño y ver la eliminación.
NOTA: Esto también ayuda con la actigrafía de puntuación.- En el diario del sueño, pida al padre que proporcione un registro completo de todo el sueño durante el número de días que se usará el reloj de actividad, incluida la hora en que el niño se va a la cama y cuándo se despierta. El padre debe proporcionar esta información tanto para siestas como para dormir regularmente durante la noche. Además, pida al padre que proporcione información sobre cualquier momento en que se quite el reloj.
6. Análisis de datos
- Tarea de memoria visuospatial
- Calcule la precisión de cada fase de recuperación como porcentaje de elementos retirados.
- Calcule el cambio en la recuperación durante los intervalos de siesta y activación de la siguiente manera.
- Calcule el cambio en lasiesta de recuperación restando la precisión de recuperación inmediata (antes de la siesta) de la precisión de recuperación retrasada (después de la siesta).
- Calcule el cambio en laactivación de la recuperación restando la precisión de la recuperación inmediata (antes de la activación) de la precisión de la recuperación retrasada (después del despertar).
- Psg
- Caracterizar las etapas de sueño de acuerdo con los criterios de puntuación estándar (por ejemplo, el Manual de AASM para la puntuación del sueño y los eventos asociados v. 2.5).
- Detecte los husillos de sueño en C3 utilizando un software especializado marcando los inicios y los desplazamientos del husillo.
- Verifique las etapas de sueño y los encendidos y desplazamientos del husillo con el segundo investigador capacitado. En el caso de que las puntuaciones no sean concordantes, pida a un tercer goleador capacitado que tome la decisión de consenso.
- Analice la densidad del husillo utilizando software especializado y un código MATLAB interno basado en estudios anteriores31. En resumen, filtre los datos de EEG de 0,5 a 35 Hz. Considere la tensión máxima entre el inicio del husillo identificado y desvíe la amplitud del husillo máximo. Utilice una transformación rápida de Fourier de cada husillo para identificar la frecuencia espectral máxima entre 9 x 15 Hz24,32.
- Actigrafía
- Puntuar datos de reloj de actividad utilizando software especializado siguiendo protocolos estandarizados20.
NOTA: Se requieren varios días y noches de datos para garantizar la fiabilidad de los datos. Como mínimo, los participantes necesitan al menos tres días y tres noches de datos de actigrafía (los días y las noches no necesitan ser consecutivos); sin embargo, 5 noches es preferible, especialmente cuando estos datos son de interés primario33. - Utilice la información del diario de sueño y los marcadores de eventos (pulsaciones de botón) para verificar el inicio del sueño y el desplazamiento.
NOTA: Estos dos elementos deben estar dentro de 20 minutos entre sí para puntuar el inicio y el final de un intervalo de descanso.- Si a un participante le falta información del diario del sueño, marcadores de eventos o los marcadores del diario y del evento no están dentro de los 20 minutos entre sí, determine el inicio del sueño y el desplazamiento manualmente32:determinar el inicio del sueño por los primeros tres minutos de sueño continuo 33 y determinar el desplazamiento del sueño por los últimos cinco minutos de sueño continuo34.
- Puntuar datos de reloj de actividad utilizando software especializado siguiendo protocolos estandarizados20.
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Representative Results
Utilizando los procedimientos descritos aquí, Kurdziel y sus colegas23 examinaron la consolidación de la memoria dependiente del sueño durante las siestas en niños en edad preescolar. Los resultados mostraron la precisión de la memoria de los niños en la tarea de memoria visuospatial después de una siesta era mejor que su precisión de recuperación después de un período similar durante el cual permanecieron despiertos (es decir, significando un "beneficio de la siesta", Figura 4). Por otra parte, aquellos que pasaron el día anterior en la condición de la estela no recuperarrecuerdos durante el sueño nocturno. Por último, la actigrafía y los padres informaron de medidas de sueño para examinar si el beneficio de la siesta era evidente tanto en los nappers habituales como en los no habituales. Los hallazgos revelaron que el beneficio de la siesta sólo fue significativo en los niños que siesta regularmente (es decir, nappers habituales, Figura 5).
Figura 4: La precisión de la recuperación de la tarea de memoria visuospatial se probó inmediatamente después de la codificación ("Inmediato"), después de la oportunidad de siesta ("Retrasado"), y de nuevo al día siguiente ("24 horas") en dos condiciones: una condición promovida por la siesta (gris (barras blancas) y la condición promocionada por el despertar( barras blancas). Las barras de error representan el número 1 SE. Esta cifra se reimprime con el permiso de Kurdziel et al.23. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Cambio en la precisión de la recuperación (recuperación retrasada menos recuperación inmediata) a través de los intervalos de siesta (barras grises) y wake (barras blancas) para los nappers habituales (que tomaron de cinco a siete siestas por semana) y nappers no habituales (aquellos que tomaron de cero a dos siestas por semana). Las barras de error representan el número 1 SE. Esta cifra se reimprime con el permiso de Kurdziel et al.23. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
El PSG se utilizó para examinar las relaciones entre la fisiología del sueño y la consolidación de la memoria dependiente de la siesta en niños habituales y no habituales. Hubo una correlación negativa significativa entre la precisión de la recuperación inmediata y la densidad del husillo del sueño. Cuanto mejor se realice un niño en la retirada inmediata, menos husillos de sueño se mostrarán durante el sueño nREM2(Figura 6A). Esto es consistente con estudios anteriores que informan de una correlación negativa entre los husillos del sueño y el coeficiente intelectual35. Es importante destacar que hubo una correlación positiva entre el cambio en lasiesta de recuperación y la densidad del husillo del sueño durante nREM2(Figura 6B). Sin embargo, ninguna otra medida de la fisiología del sueño (es decir, amplitud del husillo, frecuencia del husillo, etc.) estaba relacionada con el rendimiento de la memoria.
Figura 6: Densidad del husillo del sueño (husillos por minuto de sueño no REM etapa 2) con (A) precisión de recuperación inmediata y (B) el cambio en la precisión de la recuperación de la fase de recuperación inmediata a retrasada. Esta cifra se reimprime con el permiso de Kurdziel et al.23. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
En resumen, estos resultados muestran que la siesta está asociada con una mejor consolidación de la memoria, especialmente en los nappers habituales. La mejora relacionada con la siesta en el rendimiento de la memoria está relacionada con la fisiología del sueño evaluada por el PSG en la primera infancia. Por lo tanto, el PSG es un método importante para entender los mecanismos que subyacen a las relaciones entre el sueño y la consolidación de la memoria en la primera infancia. Juntos, estos resultados sugieren que las siestas son fundamentales para la consolidación de la memoria a largo plazo en niños.
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Discussion
En este artículo se describe cómo investigar la consolidación dependiente del sueño de la memoria declarativa durante las siestas en la primera infancia. Los métodos incluyen la evaluación del comportamiento de la memoria a través de la siesta y las condiciones despiertas, la actigrafía y el informe de los padres para evaluar los ciclos de sueño, y el PSG para evaluar la arquitectura del sueño. Esta combinación única es fundamental para evaluar la memoria, caracterizar los ciclos de sueño y examinar los mecanismos neuronales subyacentes al beneficio del sueño en la memoria. Los resultados representativos indican que el aprendizaje y la memoria dependían del sueño del mediodía, especialmente para los nappers habituales. Específicamente, los nappers habituales mostraron un mayor beneficio de la siesta en comparación con permanecer despiertos (es decir, la puntuación del beneficio de la siesta). Además, en todos los niños, una mejor retención durante el período de la siesta (es decir, la puntuación de cambio de siesta) se relacionó con los husillos del sueño registrados durante nREM2; una mayor retención sobre la siesta se asoció con más husillos de sueño. Aunque la combinación de métodos descritos es crítica para la caracterización completa del impacto del sueño en la memoria, tal vez el aspecto más importante de este método es la identificación de los mecanismos neuronales subyacentes asociados con este efecto mediante PSG. En la actualidad, el PSG es la única herramienta metodológica que permite la caracterización de la calidad del sueño a través de la medición de las etapas del sueño. Por lo tanto, es el único método que permite obtener información sobre los mecanismos neurobiológicos subyacentes a los efectos dependientes del sueño, como la consolidación de la memoria.
Las principales ventajas del PSG incluyen el hecho de que no es invasivo y permite la caracterización de cuatro etapas del sueño, incluyendo las etapas de sueño nREM 1-3 y REM. El paso más crítico en la adquisición de PSG es limpiar a fondo los sitios de electrodos antes de la aplicación con el fin de lograr bajas impedancias y los datos de alta calidad subsiguientes para obtener esta ventaja. Otra ventaja es que el PSG es portátil y fácil de administrar, incluso en niños pequeños. Además, la técnica se puede modificar para aumentar la resolución. Aunque describimos un montaje de baja densidad de 7 electrodos EEG, también se pueden utilizar montajes EEG de mayor densidad utilizando tapas especializadas para examinar la distribución topográfica de la actividad relacionada con el sueño, como los husillos del sueño. Esto puede ser útil a medida que la topografía cambia en desarrollo14; sin embargo, estos sistemas no son ambulatorios y pueden ser menos cómodos. Por último, aunque describimos cómo registrar el PSG durante el sueño medio, el mismo método se puede aplicar durante la noche para examinar el sueño en otros períodos, incluido el sueño nocturno. También se puede modificar para uso clínico para evaluar trastornos del sueño (es decir, inclusión de ECG, respiración, pulso buey). Describimos cómo los datos obtenidos durante el PSG pueden estar relacionados con la consolidación dependiente del sueño de memorias declarativas (es decir, memoria visuospatial). Sin embargo, otros tipos de memoria (por ejemplo, memoria procesal, memoria emocional, lenguaje, etc.) y su relación con los componentes del sueño también se pueden examinar23,28,25,36,37 ,38.
La principal limitación del PSG es el tiempo que se tarda en aplicar los electrodos. En los niños esto puede ser especialmente importante, ya que son propensos al aburrimiento y a una atención limitada. Estos efectos se pueden mitigar proporcionando a los sujetos distraer durante la administración (por ejemplo, juguetes, libros, videos). Además, el PSG suele registrando la actividad durante una pelea de sueño. Sin embargo, se puede combinar con auto-informe y / o actigrafía para obtener información sobre las cantidades de sueño o ciclos de sueño-vigilia a largo tiempo (por ejemplo, semanas o meses). Por último, el PSG puede ser incómodo y perturbar el sueño a veces. Tenga en cuenta que por esta razón, se puede considerar una pelea de sueño de adaptación. Esto debe sopesarse con la carga adicional que pesa sobre el participante y los desafíos de reclutamiento para el estudio.
Aunque el PSG es fundamental para examinar los mecanismos neurobiológicos que subyacen a los efectos dependientes del sueño, la administración adecuada de todos los demás aspectos del protocolo descrito (es decir, la evaluación del comportamiento de la memoria a través de la siesta y las condiciones despiertas, la actigrafía y el informe de los padres de los ciclos de sueño), son primordiales para realizar todo su potencial. El paso más crítico en la administración de las condiciones de promoción de la siesta y la estela es asegurarse de que el tiempo entre la recuperación inmediata y retrasada es el mismo entre las condiciones y que la interferencia se minimiza durante la condición de promoción de reactivación. El primero se puede lograr adhiriéndose a protocolos claros y documentación adecuada del tiempo para cada sesión para cada participante. Esto último se puede lograr mediante el seguimiento de la actividad del niño durante la condición de vigilia y proporcionándoles, sólo cuando sea necesario, actividades que son menos propensas a interferir (por ejemplo, para la tarea de memoria visuospatial que aprovecha la memoria declarativa evitando actividades que involucran sistemas declarativos como libros o material verbal).
En conclusión, el PSG es la evaluación estándar de oro de la calidad del sueño. Permite una medición objetiva y cuantitativa del sueño con alta resolución temporal que puede ser útil para entender mejor la función del sueño. Cuando se combina con otras herramientas (por ejemplo, la evaluación del comportamiento de la memoria, la actigrafía y el informe de los padres del sueño) puede producir hallazgos importantes e interesantes sobre cómo el sueño contribuye al desarrollo cognitivo saludable de los niños pequeños.
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Disclosures
Los autores no tienen nada que revelar.
Acknowledgments
Los autores quieren agradecer al Laboratorio de Desarrollo Neurocognitivo de la Universidad de Maryland, College Park y el Laboratorio Somneuro de la Universidad de Massachusetts, Amherst, por su ayuda con este proyecto. La financiación fue proporcionada por NIH (HD094758) y NSF (BCS 1749280) a TR y RS. Los resultados representativos fueron financiados por NIH HL111695.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Actiwatch Spectrum Plus Starter Kit | Philips Respironics | 1109516 | Includes: Actiwatch Spectrum Plus Device, Actiware Software License, and manual |
| Actiware software | Philips Respironics | 1114828 | Alternatives may be available. |
| Brain Analyzer | Brain Products | BV-BP-170-1000 | Alternatives may be available. |
| Dell Latitude 5580 Laptop | Dell | X5580T [210-AKJR] | Laptop for running MatLab, Actiware, and RemLogic as well as storing/uploading data |
| EC2 cream | Grass | 12643 | Possible alternatives include Ten20 paste and Lic2 electride cream |
| Embla REMLogic software | Natus Medical Inc. | 21475 | Alternatives may be available. |
| Embletta MPR PG Sys - XR - US | Natus Medical Inc. | 12077 | Embletta system for PSG recordings |
| Embletta MPR ST + Proxy Kit | Natus Medical Inc. | 12696 | Attachment to Embletta to record PSG sensors |
| Nuprep cleaning solution | Natus Medical Inc. | 12643 | Possible alternatives may be available. |
| Sleep Supplies Starter Kit for Embletta MPR ST/ST + Proxy | Natus Medical Inc. | 12643 | Started kit for sleeping including guaze, EC2 cream, NuPrep cleaning solution, cotton swabs and more. |
References
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