Måling af neurale mekanismer underliggende søvn afhængig hukommelse konsolidering under lur i den tidlige barndom

Summary

Denne protokol beskriver metoder, der anvendes til at undersøge neurale mekanismer underliggende søvn afhængig hukommelse konsolidering under lur i den tidlige barndom. Det omfatter procedurer for undersøgelse af effekten af søvn på adfærdsmæssige hukommelse ydeevne, samt anvendelse og registrering af både polysomnografi og actigrafi.

Abstract

Søvn er afgørende for daglig drift. En vigtig funktion af søvn er konsolideringen af erindringer, en proces, der gør dem stærkere og mindre sårbare over for indblanding. De neurale mekanismer, der underliggende fordelen ved søvn til hukommelsen, kan undersøges ved hjælp af polysomnografi (PSG). PSG er en kombination af fysiologiske optagelser, herunder signaler fra hjernen (EEG), øjne (EOG) og muskler (EMG), der bruges til at klassificere søvnstadier. I denne protokol beskriver vi, hvordan PSG kan bruges sammen med adfærdsmæssige hukommelses vurderinger, actigrafi og Parent-Report til at undersøge søvn afhængig hukommelses konsolidering. Fokus i denne protokol er på den tidlige barndom, en periode af betydning som børn overgang fra bifasisk søvn (bestående af en lur og natten søvn) til monofasiske søvn (natten kun søvn). Effekten af søvn på hukommelsen ydeevne måles ved hjælp af en visualisering hukommelse vurdering på tværs af perioder med søvn og vågne-hvile. En kombination af actigrafi og overordnet rapport bruges til at vurdere søvn rytmer (dvs. kendetegnende børn som sædvanligt eller ikke-sædvanligt serviet). Endelig bruges PSG til at karakterisere søvnstadier og kvaliteter af disse stadier (såsom frekvenser og tilstedeværelsen af spindler) under lur. Fordelen ved at bruge PSG er, at det er det eneste værktøj i øjeblikket til rådighed til at vurdere søvnkvalitet og søvn arkitektur, peger på den relevante hjerne tilstand, der understøtter hukommelse konsolidering. De vigtigste begrænsninger af PSG er længden af tid, det tager at forberede optagelsen montage og at optagelser typisk overtages en sove købt. Disse begrænsninger kan overvindes ved at engagere unge deltagere i distraherende opgaver under anvendelse og kombinere PSG med actigrafi og selv/forælder-rapport foranstaltninger til at karakterisere søvn cyklusser. Sammen, denne unikke kombination af metoder giver mulighed for undersøgelser af , hvordan nationale handlingsplaner støtte læring i førskolebørn.

Introduction

I betragtning af søvnens udbredelse i vores daglige rutine, er det vigtigt at forstå dens funktion. Undersøgelser med dette mål kræver præcis måling af søvn. Polysomnografi (PSG) er den gyldne standard måling af søvn. PSG giver mulighed for objektiv, kvantitativ måling af søvn med høj tidsmæssig opløsning og kan være nyttig til både forskning og kliniske formål. PSG er en kombination af fysiologiske optagelser. Som minimum omfatter en PSG montage følgende foranstaltninger: elektroencefalografi (EEG), elektrooculografi (EOG) og Elektromyografi (EMG). Disse foranstaltninger vurderer elektriske potentialer fra henholdsvis hjernen, øjnene og musklerne og giver mulighed for klassifikation af søvnstadier (Se figur 1). Andre foranstaltninger, såsom elektro kardiografi (EKG), respiration, og pulsoximetri kan inkluderes for at identificere tilstedeværelsen af uordnet søvn.

Figur 1: eksempel på elektrodeplacering og beskrivelse af aktivitet registreret via PSG. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

PSG tillader søvn at være karakteriseret i fire forskellige søvnstadier: ikke-hurtig øjenbevægelse (ikke-REM) etape 1 (nREM1; 4 − 7 Hz), ikke-REM fase 2 (nREM2; 12 − 15 Hz), og ikke-REM fase 3 (mere almindeligt kendt som Slow Wave Sleep [SWS]; 0,5 − 4 Hz), og Rapid-Eye bevægelse (REM søvn. nREM1 markerer søvn debut, og er identificeret baseret på reduceret muskeltonus i EMG omkodning og blandede amplitude EEG svingninger i forhold til Alpha observeret i hvile kølvandet. Dette efterfølges af nREM2, som kan skelnes ved tilstedeværelsen af Sleep spindler (korte byger af Sigma frekvens aktivitet; 11 − 16 Hz) og K-komplekser (enkelt langsom-bølger, der skiller sig ud fra den omgivende aktivitet) i EEG. SWS er karakteriseret ved distinkte, langsomme EEG-svingninger med høj amplitude. REM søvn er karakteriseret ved hurtig lav-amplitude oscillerende hjerneaktivitet meget lig den observerede under kølvandet. Men det, der skelner REM-søvn fra Wake er, at det også er karakteriseret ved phasic Rapid Eye bevægelser (deraf moniker REM) og muskel atonia. I løbet af en søvn bout, søvnstadier opleves cyklisk, med en hastighed på omkring 90 min/cyklus.

Søvn følger også døgnrytmen, med søvnanfald, der finder sted i 24-h cyklusser. Søvn timing og konsistens kan påvirke søvn funktion og er også vigtigt at vurdere. Selvom PSG er nødvendig for at karakterisere søvnstadier, er det tidskrævende at anvende og derfor ikke ideel til vurdering af flere søvnanfald (f. eks. flere overnatninger med søvn, lur og overnatning). Til dette, actigraphy er gavnlig. Actigraphy bruger et Tri-Axial accelerometer, typisk på håndleddet, til at estimere søvn baseret på fravær af bevægelse. Selvom actigrafi ikke kan bruges til at karakterisere søvnstadier, det har vist sig at være pålidelige til påvisning søvn debut og vågne debut (herunder søvn fragmentering eller vågne efter søvn debut) i en række populationer fra spædbørn¹ til ældre voksne² . Både PSG og actigraphy er foretrukne metoder over selv/forælder-rapport foranstaltninger. Selv/forælder-rapport foranstaltninger er nemme at administrere og relativt billig, men de er også underlagt bias og manglende overholdelse. Endelig, det er værd at bemærke, at disse metoder kan bruges i kombination til at udnytte de stærke sider af hver. For eksempel kan PSG kombineres med actigrafi og/eller selv/forælder-rapport for at opnå både overnatning søvnkvalitet samt verifikation af søvn mængder eller søvn-vågne cyklusser, især over lange varigheder (f. eks uger eller måneder).

En funktion af søvn, der har høstet særlig interesse er søvn afhængig hukommelse konsolidering, behandling af erindringer, der efterlader dem stærkere og mindre sårbar over for indblanding³. Selvom hukommelses konsolidering kan finde sted under Wake in Children⁴ og Adults⁵, er der betydelige beviser for, at konsolideringen forstærkes under søvnen. Tidligere forskning har givet adfærdsmæssige eksempler på søvn afhængig hukommelse konsolidering ved at sammenligne ændringer i hukommelsen ydeevne efter et interval af søvn (f. eks 8 PM − 8 am) til ændringer efter et tilsvarende interval brugt vågen (f. eks 8 am − 8 PM). Hos voksne er minderne beskyttet⁶ eller endda forbedret⁷ efter et interval af søvn, mens minderne typisk henfalder over et tilsvarende interval af Wake. Der er anvendt kontrol, som dissocierer præstations ændringer fra cirkadiske påvirkninger^8,9,10. For eksempel observeres lignende fordele ved søvn, når du sammenligner præstationer over en Mid-Day NAP til en tilsvarende Mid-Day Wake periode⁹.

Selv om søvn var engang menes at afspejle en passiv proces, blot beskytte erindringer fra forfald eller indblanding, moderne teorier tyder søvn spiller en mere aktiv rolle og faktisk fremmer hukommelse gennem reaktiveringer^{11,12 ,13}. Støtte til dette kommer fra observerede korrelationer mellem adfærdsmæssige foranstaltninger af hukommelse konsolidering over søvn (ændring i hukommelsen tilbagekaldelse efter søvn i forhold til før søvn) og specifikke aspekter af søvn fysiologi. For mange deklarative hukommelses opgaver er hukommelses konsolidering forbundet med aspekter af ikke-REM-søvn, specifikt målinger af SWS eller Sleep-spindler, der findes i nREM2 og SWS. Hvis søvnens rolle var passiv beskyttelse mod interferens, ville en sådan sammenhæng ikke forventes; snarere en sammenhæng mellem tid i søvn (uanset søvn fase) og ydeevne ville forventes, som mere tid i søvn ville give mere beskyttelse mod indblanding¹⁴.

Yderligere støtte til den aktive rolle SWS i hukommelsen konsolidering er tydelig i undersøgelser af målrettede hukommelse reaktivering. I disse undersøgelser, en hukommelse er lært i forbindelse med en perceptuelle cue, for eksempel en lugt, og tilbagekaldelse af hukommelsen er større efter søvn, hvis cue er re-præsenteret under søvn, SWS i særdeleshed¹⁵. Selv om den underliggende mekanisme er drøftet^16,17, en fremtrædende teori, systemer konsolidering teori, hævder, at erindringer kodet i hippocampus er stabiliseret i cortex selv hippocampal-neocortical dialog. Specifikt, kortikale langsomme bølger og sove spindler, der opstår i forbindelse med hippocampus krusninger forbundet med hukommelse reaktivering, støtte hukommelsen overførsel³.

Den rolle søvn i hukommelsen konsolidering under udvikling er mindre klar. Tidlig barndom er en periode af særlig interesse som børn begynder at overgå fra en bifasisk (bestående af en Mid-Day lur og en overnatning søvn bout) til en monofasiske søvnmønster. Nyere forskning tyder på, at denne overgang kan afspejle hjerne modning¹⁸. Dette argument er i overensstemmelse med empiriske data viser udviklingsmæssige ændringer i natten søvn (dvs. topografi af langsom bølge aktivitet) spejle, at af kortikale modning¹⁹.

Selv om der er flere adfærdsmæssige demonstrationer af natten søvn-afhængige konsolidering i børn^20,21 og spædbørn²², forskning på neurale funda-ter af hukommelse konsolidering med Mid-dag søvn er lige begyndt at blive undersøgt. I banebrydende arbejde undersøger rollen som Mid-Day nationale handlingsplaner på hukommelse i førskolebørn, nationale handlingsplaner viste sig at beskytte erindringer af nyligt lærte oplysninger, mens hukommelsen blev reduceret (ved ~ 12%) da børn forblev vågne under NAP-intervallet²³. Denne "NAP benefit" var størst hos børn, der misligholdte sædvanligvis (dvs. 5 eller flere gange om ugen målt med actigrafi) uanset deres alder. Ved at optage PSG i løbet af NAP blev det konstateret, at ændringen i hukommelsens ydeevne på tværs af NAP-perioden var specifikt forbundet med søvn spindel tæthed (antallet af Sleep-spindler pr. minut af nREM), hvilket tyder på NAP-kvalitet (ikke kvantitet) var en kritisk faktor i fremme af hukommelses fastholdelse (Se afsnittet om repræsentative resultater).

Denne undersøgelse fremhæver betydningen af PSG i at udforske forholdet mellem søvn og hukommelse under udvikling. Det peger på vigtigheden af at karakterisere søvn makro-(søvnstadier) og mikro-(kvaliteter af disse stadier såsom frekvenser og tilstedeværelsen af spindler) strukturer under lur for hukommelse konsolidering. Det fremhæver også vigtigheden af at vurdere søvn rytmer (karakterisering af børn som sædvanligt eller ikke-sædvanligt serviet). Selv om vores arbejde har karakteriseret funktionen af nationale handlingsplaner i visuospatiale læring (og mere for nylig følelsesmæssige²⁴ og procedure²⁵ læring), mange spørgsmål tilbage. For eksempel vil det være vigtigt at undersøge andre deklarative hukommelse opgaver for at vurdere generalisering af disse resultater og til at vurdere opgaver, der anvendes i førskole klasseværelser til at forstå specifikke parametre (f. eks, mængden af NAP fordel i forhold til læring) for miljømæssigt gyldige opgaver. Yderligere arbejde vil også være nødvendigt at forstå, når Wake er tilstrækkelig til hukommelse konsolidering. Således er vores mål at afystificere processen med at måle søvn og søvn afhængig hukommelse konsolidering hos børn. Vi giver praktiske tips til at undersøge fordelen ved en eftermiddagslur på deklarativ hukommelse i typisk at udvikle førskolebørn (ca. 3 til 4 år) ved hjælp af en edb visuospatiale hukommelse opgave samt metoder til vurdering af NAP habituality bruge actigraphy, Parent-Report og NAP fysiologi ved hjælp af PSG. Selv om disse metoder blev udviklet til førskolebørn, der NAP med varierende hyppighed, disse metoder kan tilpasses til enhver aldersgruppe.

Protocol

Forud for påbegyndelse af forsknings procedurer bør der indhentes skriftligt samtykke fra forældrene, og der bør indhentes mundtlig tilladelse fra barnet til alle undersøgelsesprocedurer.

Bemærk: Se figur 2 for at få en oversigt over procedurerne.

Figur 2: oversigt over protokollen. Hver firkant repræsenterer en dag. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

1. betingelse for NAP-promovering

1. Sørg for, at NAP-promoverings betingelsen opvejes med væknings kampagne betingelsen på tværs af deltagerne som beskrevet nedenfor.
2. Planlæg betingelsen for NAP-promovering for at starte ca. en time før barnets typiske NAP-periode for at give tid til at anvende PSG og udføre visuospatiale-hukommelses opgaven. Sørg for, at tiden mellem øjeblikkelig og forsinket tilbagekaldelse er den samme mellem Wake Promotion og NAP Promotion betingelser.
3. Forklar procedurerne for denne session til børn og forældre ved hjælp af aldersegnede materialer.
   Bemærk: alder passende materialer omfatter historiebøger eller korte videoer af et andet barn, der gennemgår de samme procedurer.
4. Anvend polysomnografi udstyr (Se afsnit 3).
5. Udfør kodning og vurdering af den umiddelbare hukommelse for visuospatiale hukommelses opgaver (Se afsnit 4).
6. Lad barnet bruge toilettet og derefter starte barnets typiske præ-NAP rutine.
   1. Lad forældrene/omsorgsgiveren sætte barnet i søvn, som de plejer. Interferere så lidt som muligt, fordi de fleste børn falder i søvn hurtigere, når de leveres med deres normale rutine.
   2. Tillad barnet at NAP udnytte deres typiske NAP placering.
   3. Udnyt NAP Promotion teknikker, men kun når det er nødvendigt, da disse har vist sig mindre succes i hjemmet, hvis de afviger for langt fra barnets normale rutine.
      Bemærk: NAP-promoverings teknikker omfatter brug af et vægtet tæppe, gnidning af deltagerens ryg, indpakning af barnet i et tæppe (svarende til swaddling), progressiv muskel afslapning og afspilning af beroligende musik.
7. Sørg for, at den tid, barnet sover i NAP-promoverings betingelsen, svarer til den tid, de spiller i tilstanden Wake Promotion.
   Bemærk: Hvis betingelsen for NAP-promovering er først, skal du lade barnet vågne op naturligt og bruge denne varighed til at indstille varigheden af den vågne session. Hvis betingelsen for væknings promovering er først, skal du bruge denne varighed til at bestemme længden på den nationale handlingsplan. Hvis NAP overskrider denne tid, vågner barnet så naturligt som muligt ved at åbne døren, gå rundt uden for soveværelset, og gradvist tale højere.
8. Udfør den forsinkede tilbagekaldelses vurdering for den visuospatiale hukommelses opgave ca. 15 − 30 minutter efter, at barnet vågner for at undgå søvn inerti.
9. Indsaml barn og eksperimententer rating for visuel søvnighed skala (VSS)²⁶ og visuel humør skala (VMS)²⁷.
10. Fjern PSG-elektroderne.

2. Wake Promotion betingelse

1. Sørg for, at Wake Promotion-betingelsen er udlignet med den NAP-kampagne betingelse, der er beskrevet ovenfor.
2. Planlæg Wake Promotion-betingelsen for at starte ca. en time før barnets typiske NAP-periode for at ligestilere tidspunktet på tværs af betingelser. Sørg for, at tiden mellem øjeblikkelig og forsinket tilbagekaldelse er tilnærmelsesvis den samme mellem Wake Promotion og NAP Promotion betingelser.
3. Forklar procedurerne for denne session til børn og forældre ved hjælp af aldersegnede materialer.
4. Anvend PSG-elektroderne (Se afsnit 3) for at sidestille væknings-og NAP-salgsbetingelserne.
   Bemærk: Selvom søvn ikke forventes, dette svarer til betingelser og kan bruges til at kontrollere fraværet af søvn, hvis i tvivl.
5. Udfør kodning og vurdering af den umiddelbare hukommelse for visuospatiale hukommelses opgaver (Se afsnit 4).
6. Har barnet bruge toilettet og derefter gå videre til den placering, de typisk NAP.
   1. Lad ikke barnet til lur, i stedet, har barnet lege stille med ikke-stimulerende legetøj på samme sted som deres typiske lur.
      Bemærk: acceptabelt ikke-stimulerende legetøj omfatter små sensorimotorlegetøj såsom voks pinde og aldersegnede sammenlåsende plastik klodser.
   2. Få barnet til at spille for deres typiske NAP-længde eller for den tid, de sov under NAP-promoverings betingelsen (Se trin 1,7 for yderligere oplysninger).
   3. Optag enhver usædvanlig aktivitet såsom at tale, forlader rummet, og leger med legetøj, der ikke er til rådighed.
7. Sørg for, at den tid, barnet sover i NAP-promoverings betingelsen, svarer til den tid, de spiller i tilstanden Wake Promotion.
8. Udfør den forsinkede tilbagekaldelses vurdering for den visuospatiale hukommelses opgave, ca. 15 − 30 minutter efter, at barnet er færdig med at spille for at holde forsinkelsestiden ens mellem forholdene.
9. Indsaml underordnede og eksperimententer-klassifikation for VSS²⁶ og VMS²⁷.
10. Fjern PSG-elektroderne.

3. polysomnografi (PSG)

1. Under forberedelse
   1. Lette PSG elektrode applikation ved at få barnet til at engagere sig i en stille aktivitet, såsom at læse en bog, lege med Playdough, spise en snack, hvis de er sultne, eller se en kortfilm.
      Bemærk: Hvis der bruges en film, så sørg for, at filmen er alder passende, men ikke fremkalder rowdiness i barnet (f. eks. populære børnevenlige animerede film eller shows).
   2. Det er ikke nødvendigt at have adgang til en forælder eller værge. Men for genert og foreløbig børn sikre, at betroede omsorgsgivere er tilgængelige.
      Bemærk: for et lille antal børn kan forældre og værger distrahere i stedet for at være nyttige. Hvis dette er tilfældet, så spørg forældrene, hvis de ville være villige til at træde ud af barnets syn.
2. Saml hoved målinger.
   1. Brug en fleksibel tape foranstaltning og Kina markør til at markere steder for efterfølgende elektrode applikation.
   2. Mål afstanden fra fra til nasion og placere et mærke på halvvejen. Mål afstanden fra det ene øre til det foraukulære hak i det andet øre, og Placer et andet mærke ved halvvejspunktet. Skæringspunktet mellem disse to mærker er "reference" (CZ).
   3. Foranstaltning 10% af fra til nasion afstand fra fra. Derefter måles 10% af den foraukulære hak til preaukulært notch måling fra dette punkt på begge sider. Lav to mærker, en på hver side (O3 og O4).
   4. Mål 20% af forkanten for at måle den foraurikulære måling fra referencepunktet på hver side af hovedet. Lav to mærker, en på hver side (C3 og C4).
   5. Foranstaltning 20% af fra til nasion afstand fra referencepunktet. Derefter måles 20% af den foraukulære hak til preaukulært notch måling fra dette punkt på begge sider. Lav to mærker, en på hver side (F3 og F4).
3. Forbered en elektrode ad gangen til placering.
   1. Rengør hver elektrodeplacering med en spritserviet. Eksfolierer ved hjælp af en let slibende gel, og fjern derefter eventuel rest rengøringsmateriale.
   2. Fyld hver elektrode med elektrode creme.
      1. For elektroder placeret hvor håret er til stede, påføres en ekstra dråbe elektrode creme til en gaze firkant og Placer den på bagsiden af elektroden.
      2. For elektroderne placeret i ansigtet, brug medicinsk tape til at klæbe elektroden på huden.
4. Placer en elektrode på hver tilsvarende EEG-, EOG-og EMG-placering.
   1. Placer en elektrode på hvert markeret sted på hovedbunden (CZ, O3, O4, C3, C4, F3 og F4).
   2. Placer en elektrode på hver processus (lille Beny proces bag øret) og en i midten af panden.
   3. Placer en EOG-elektrode ved siden af hvert øje. Placer en af disse elektroderne lidt overlegen uden for det højre øje (kaldet ROC) og en til yderside og lidt ringere end venstre øje (betegnet LOC).
   4. Placer to EMG elektroderne omkring hage området. Placer en elektrode på højre kind lige over smile linjen. Placer den anden på venstre side lige over, hvor Hagen møder halsen, støder op til spiserøret. Find den anden placering ved at få deltageren til at sige ordet "mælk" højt, mens du føler for det sted, hvor muskelsammentrækninger i halsen og Hagen er Maximal.
5. Fastgør elektroderne til optageenheden, og start optagelsen.
6. Optag impedans aflæsninger for alle elektroderne. Sørg for, at alle elektroderne passerer impedans testen.
   Bemærk: nogle enheder kan notere et ' pass ' eller ' Fail ', mens andre enheder kan give numeriske værdier. I sidstnævnte er impedanser under 25 kΩ acceptable. Hvis en impedans svigter eller er for høj, skal du fjerne og udskifte batterierne. Hvis dette ikke ændrer problemet, kan du anvende den pågældende elektrode igen.
7. Når de enkelte betingelser er afsluttet, fjernes PSG-elektroderne.
   1. For elektroder anvendes i håret, suge placeringen af elektroden med en vandbaseret spray. Lad Sprayen sidde i ca. et minut og derefter fjerne elektroden.
      Bemærk: detangling hårspray er yderst effektiv med henblik på at fjerne hårelektroder.
   2. For elektroder påføres med tape, typisk på ansigtet og mastoids, bruge en bomulds pude med baby olie anvendes til at mægle båndet. Når båndet er helt dækket i baby olie, forsigtigt trække båndet op fra hjørnerne.

4. opgave med visuospatial hukommelse

1. Administrere ni til-være-husket stimuli arrangeret i en 3 x 3 matrix til børn yngre end 44 måneder. Administrer de 12 til-være-huskede stimuli arrangeret i en 3 x 4 matrix til børn ældre end 44 måneder.
   Bemærk: Hvis et barn, der er tildelt til en matrix på 12 elementer, er for udfordret, kan matrixen med 9 elementer bruges. Ligeledes, hvis det er indlysende, at 9-Item matrix er for let, kan 12-Item matrix bruges til at undgå loft effekter. Dette er berettiget, fordi indenfor-emne nøjagtighed er af variablen af interesse og ikke rå scores. Stimuli er typisk tegneserielignende billeder af almindelige billeder (f. eks. Bjørn, bil, saks) arrangeret i en matrix og præsenteret på en bærbar skærm. Der er to sæt af stimuli. Dette gør det muligt at udligne opgaven på tværs af de to betingelser (dvs. NAP versus Wake Promotion), så børn ikke modtager de samme billeder under begge forhold.
2. Administrer opgaven i tre faser: kodning, øjeblikkelig tilbagekaldelse og forsinket tilbagekaldelse. For hver fase tillader barnet at besvare hvert spørgsmål i deres eget tempo.
   Bemærk: typiske varigheder er: 6 min for kodnings fasen, 2 min for den umiddelbare tilbagekaldelses fase og 2 min for den forsinkede tilbagekaldelses fase.
   1. I kodnings fasen skal du dirigere barnet til at identificere hvert billede ved navn og derefter instruere barnet om at huske deres placering af hvert element på gitteret. Efter kodning erstattes kortene med ' blanke ' billeder, og barnet skal derefter finde positionen for hvert billede, indtil de når en kodnings score ≥ 75%.
      Bemærk: der blev valgt en tærskel på 75% baseret på studier i unge voksne^28,29,30 og afspejler et punkt, hvor læring er klart nået, men ikke i loftet.
      1. Under denne blok modtager deltagerne visuel feedback fra opgaven efter hvert svar. Når barnet vælger en Billedplacering, afslører det tilknyttede billede, informere barnet om det var den korrekte eller forkerte placering.
      2. Giv mundtlig feedback om ydeevnen for at motivere barnet, men sørg for, at mængden af feedback er konsistent på begge betingelser. Når barnet lykkes at finde et billede bruge sprog som "Great job, du fik, at man!" Når et barn fejler bruge sprog, der fremhæver barnets indsats (fx "Whoops! Ikke helt, men godt forsøgt! Lad os se om du kan få den næste. ").
      3. Giv børn, der er tildelt til den 12-element matrix, der ikke kan passere kodning efter 4 runder med en mulighed for at strække, gøre hoppe Jacks, og flytte i ca 5 min. Hvis barnet stadig ikke kan passere kodning efter yderligere 2 runder, skal du genstarte kodning med 9-element matrixen.
      4. Giv børn tildelt til den 9-genstands matrix, der modtager en kodnings score på 100% i den første runde med kodnings opgaven for matrixen på 12 elementer. Hvis de ikke gennemgår alle de nødvendige trin for at gå tilbage til matrixen med 9 elementer, skal du bruge matrixen med 12 elementer i de følgende to faser.
   2. I den umiddelbare tilbagekaldelse fase, præsentere billederne igen, en ad gangen, og bede barnet om at huske den tilsvarende placering. Giv ikke visuel eller verbal feedback, og sonde kun hvert element én gang. Men, give feedback på indsats (dvs., "godt stykke arbejde at give din bedste indsats").
   3. Udfør den forsinkede tilbagekaldelses fase umiddelbart efter vække-eller dvaletilstand.
      Bemærk: denne fase er identisk med den umiddelbare tilbagekaldelses fase.
      1. Til tider bliver børn kræsne i den forsinkede tilbagekaldelses fase. Hvis dette sker, skal du lokke barnet til at fuldføre opgaven med en præmie eller ved at tilbyde mere tid til at se deres film under PSG-fjernelse. I løbet af denne tid ikke tillade barnet at lege med legetøj eller engagere sig i andre opgaver, indtil hukommelsen opgave er afsluttet.

Figur 3: eksempler på skærmvisninger under den visuospatiale hukommelses opgave. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

5. actigrafi

1. Programmer aktivitets uret.
   Bemærk: aktivitets uret er afprøvet ved 32 Hz, med en følsomhed på < 0,01 g. Aktivitet gemmes i 15-s-epoker.
2. Giv hver deltager et forprogrammeret aktivitetsur og instruktioner. Fortæl forældrene, at uret altid skal bæres. Fremhæv, at det er vandtæt, så der er ingen grund til at fjerne enheden.
   1. Instruer barnet i at bære uret på deres ikke-dominerende hånd kontinuerligt.
   2. Instruer forældrene til at trykke på knappen på siden af urskiven, hver gang deres barn forsøger at sove, og derefter igen, når de vågner.
      Bemærk: dette genererer en hændelses markør i dataene, som hjælper med at score actigrafi.
3. Giv forælderen en søvn dagbog (svarende til en log eller et regneark), hvor de kan optage søvn tider og se fjernelse.
   Bemærk: Dette hjælper også med scoring actigrafi.
   1. I Sleep dagbog, bede forældrene til at give en komplet log over alle søvn for det antal dage, at aktiviteten Watch vil blive båret, herunder den tid, at barnet går i seng, og når barnet vågner op. Forælderen skal give disse oplysninger for både lur og regelmæssig overnatning søvn. Bed desuden forælderen om at angive oplysninger om det tidspunkt, hvor uret fjernes.

6. data analyse

1. Opgave med visuospatial hukommelse
   1. Beregn nøjagtighed for hver tilbagekaldelses fase som procentdelen af varer tilbagekaldt.
   2. Beregn ændring i tilbagekald over NAP-og væknings intervallerne på følgende måde.
      1. Beregn ændring i tilbagekaldelses_NAP ved at fratrække øjeblikkelig tilbagekaldelses nøjagtighed (før NAP) fra forsinket tilbagekaldelses nøjagtighed (efter NAP).
      2. Beregn ændring i tilbagekaldelses_Vækning ved at fratrække øjeblikkelig tilbagekaldelses nøjagtighed (før Wake) fra forsinket tilbagekaldelses nøjagtighed (efter Vækning).
2. Psg
   1. Karakterisere søvnstadier i overensstemmelse med standard scorekriterierne (f. eks. AASM-manualen for scoring af søvn og tilknyttede hændelser v. 2,5).
   2. Detektér Sleep spindler ved C3 ved hjælp af specialiseret software ved at markere spindel Påsæt og forskydninger.
   3. Bekræft søvnstadier og spindel Påsæt og forskydninger med anden uddannet forsker. I tilfælde af at scorings ikke er samstemmende, har en tredje uddannet målscorer træffe konsensusbeslutning.
   4. Analysér spindel tæthed ved hjælp af specialiseret software og en in-House MATLAB-kodebaseret på tidligere undersøgelser³¹. Kort sagt, Filtrer EEG-data fra 0,5 − 35 Hz. Overvej den maksimale spænding mellem den identificerede spindel debut og forskydning af spids spindel amplituden. Brug en hurtig Fourier-transformation af hver spindel til at identificere den maksimale spektral frekvens mellem 9 − 15 Hz^24,32.
3. Actigraphy
   1. Score aktivitet Watch data ved hjælp af specialiseret software efter standardiserede protokoller²⁰.
      Bemærk: der kræves flere dage og overnatninger af data for at sikre pålideligheden af dataene. Som minimum har deltagerne brug for mindst tre dage og tre overnatninger af actigrafi data (dage og nætter behøver ikke at være fortløbende); 5 overnatninger er dog at foretrække, især når disse data er af primær interesse³³.
   2. Brug søvn dagbog oplysninger og hændelses markører (knap tryk) for at verificere søvn debut og offset.
      Bemærk: disse to punkter skal være inden for 20 minutter af hinanden for at score starten og slutningen af et hvile interval.
      1. Hvis en deltager mangler søvn dagbog oplysninger, Event markører, eller dagbog og Event markører er ikke inden for 20 minutter af hinanden, bestemme søvn debut og forskydning manuelt³²: Bestem søvn debut af de første tre minutter af kontinuerlig søvn ³³ og bestem Sleep offset af de sidste fem minutter af kontinuerlig søvn³⁴.

Representative Results

Ved hjælp af de procedurer, der er beskrevet her, undersøgte Kurdziel og kollegaer²³ søvn afhængig hukommelses konsolidering under nationale handlingsplaner for førskolebørn. Resultaterne viste børns tilbagekaldelse nøjagtighed på visuospatiale hukommelse opgave efter en lur var bedre end deres tilbagekaldelse nøjagtighed efter en tilsvarende periode, hvor de forblev vågen (dvs., hvilket betyder en "NAP fordel", figur 4). Desuden, dem, der tilbragte den forudgående dag i kølvandet tilstand ikke inddrive erindringer under natten søvn. Endelig blev aktiviteter vedrørende aktiv og overordnet søvn anvendt til at undersøge, om NAP-fordelen var tydelig i både sædvanlige og ikke-sædvanlige serviet. Resultaterne afslørede, at NAP-fordelen kun var signifikant hos børn, der nappede regelmæssigt (dvs. sædvanlige serviet, figur 5).

Figur 4: tilbagekaldelses nøjagtigheden på visuospatiale Memory-opgaven blev testet umiddelbart efter kodning ("umiddelbar"), efter NAP-muligheden ("forsinket") og igen den følgende dag ("24-timers") på tværs af to betingelser: en NAP-promoveret betingelse (grå barrer) og Wake-forfremmet tilstand (hvide bjælker). Fejllinjer repræsenterer ± 1 SE. Dette tal er genoptrykt med tilladelse fra Kurdziel et al.²³. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 5: ændring i tilbagekaldelses nøjagtighed (forsinket tilbagekaldelse minus øjeblikkelig tilbagekaldelse) på tværs af NAP (grå søjler) og Wake (hvide bjælker) intervaller for sædvanlige serviet (som tog fem til syv lur om ugen) og ikke-sædvanlige serviet (dem, der tog nul til to lur om ugen). Fejllinjer repræsenterer ± 1 SE. Dette tal er genoptrykt med tilladelse fra Kurdziel et al.²³. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

PSG blev brugt til at undersøge forholdet mellem søvn fysiologi og NAP-afhængig hukommelse konsolidering i både sædvanligt og ikke-sædvanligvis napping børn. Der var en signifikant negativ sammenhæng mellem øjeblikkelig tilbagekaldelse nøjagtighed og søvn spindel tæthed. Jo bedre et barn udføres ved umiddelbar tilbagekaldelse, jo færre søvn spindler de vises under nREM2 søvn (figur 6a). Dette er i overensstemmelse med tidligere undersøgelser, som rapporterer en negativ sammenhæng mellem Sleep spindler og IQ³⁵. Det er vigtigt, at der var en positiv sammenhæng mellem ændring i tilbagekaldelses_NAP og søvn spindel tæthed under NREM2 (figur 6b). Men, ingen anden måling af søvn fysiologi (dvs. spindel amplitude, spindel frekvens, etc.) var relateret til hukommelsen ydeevne.

Figur 6: søvn spindel tæthed (spindler pr. minut af ikke-rem fase 2-søvn) foreninger med (A) umiddelbar tilbagekaldelses nøjagtighed og (B) ændring i tilbagekaldelses nøjagtighed fra den umiddelbare til forsinkede tilbagekaldelses fase. Dette tal er genoptrykt med tilladelse fra Kurdziel et al.²³. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Sammenfattende viser disse resultater, at napping er forbundet med forbedret hukommelse konsolidering, især i sædvanlige serviet. NAP-relaterede forbedringer i hukommelsen ydeevne er relateret til søvn fysiologi vurderet af PSG i den tidlige barndom. Derfor er PSG en vigtig metode til at forstå de mekanismer, der ligger til grund for relationerne mellem søvn og hukommelses konsolidering i den tidlige barndom. Tilsammen tyder disse resultater på, at de nationale handlingsplaner er afgørende for langsigtet hukommelses konsolidering hos børn.

Discussion

Denne artikel beskriver, hvordan man undersøger søvn afhængig konsolidering af deklarativ hukommelse under lur i den tidlige barndom. Metoder omfatter adfærdsmæssig vurdering af hukommelse på tværs af NAP og vågne betingelser, actigrafi og forælder-rapport til at vurdere søvn cyklusser, og PSG at vurdere søvn arkitektur. Denne unikke kombination er afgørende for at vurdere hukommelse, karakterisering søvn cyklusser, og undersøge de neurale mekanismer underliggende fordelen ved søvn på hukommelsen. Repræsentative resultater indikerer, at indlæring og hukommelse var afhængig af søvn midt på dagen, især for de sædvanlige serviet. Specifikt, sædvanlige serviet viste en større fordel fra napping i forhold til opholder sig vågen (dvs., NAP benefit score). Hertil kommer, at på tværs af alle børn, bedre fastholdelse i hele den NAP periode (dvs., NAP Change score) var relateret til Sleep spindler indspillet under nREM2; større fastholdelse over den nationale handlingsplan var forbundet med flere søvn spindler. Selv om kombinationen af de beskrevne metoder er afgørende for fuld karakterisering af virkningen af søvn på hukommelsen, måske det vigtigste aspekt af denne metode er identifikation af underliggende neurale mekanismer forbundet med denne effekt ved hjælp af PSG. På nuværende tidspunkt er PSG det eneste metodologiske værktøj, der giver mulighed for karakterisering af søvnkvaliteten via måling af søvnstadier. Således er det den eneste metode, der giver mulighed for indsigt i neurobiologiske mekanismer underliggende søvn-afhængige effekter, såsom hukommelse konsolidering.

Store fordele ved PSG omfatter det faktum, at det er ikke-invasiv og giver mulighed for karakterisering af fire søvnstadier, herunder søvnstadier nREM 1 − 3 og REM. Det mest kritiske skridt i at erhverve PSG er grundigt rengøring elektrode sites før påføring for at opnå lav impedanser og efterfølgende høj kvalitet data til at realisere denne fordel. En anden fordel er, at PSG er bærbar og nem at administrere, selv hos små børn. Desuden kan teknikken ændres for at øge opløsningen. Selvom vi beskriver en montage med lav densitet af 7 EEG-elektroder, kan højere densitet EEG-montager med specialiserede hætter for at undersøge den topografiske fordeling af søvn relaterede aktiviteter, såsom søvn spindler, også anvendes. Dette kan være nyttigt, da topografi ændringer udviklende¹⁴; men disse systemer er ikke ambulante og kan være mindre komfortable. Endelig, selv om vi beskriver, hvordan man optager PSG i løbet af midt på dagen søvn, kan den samme metode anvendes natten over til at undersøge søvn i andre perioder, herunder overnatning søvn. Det kan også ændres til klinisk brug for at vurdere søvnforstyrrelser (dvs. inklusion af EKG, respiration, puls Ox). Vi beskriver, hvordan data indhentet under PSG kan relateres til søvn afhængig konsolidering af deklarative hukommelser (dvs. visuospatiale hukommelse). Andre typer hukommelse (f. eks. proces hukommelse, følelsesmæssig hukommelse, sprog osv.) og deres relation til søvn komponenter kan også undersøges^{23,28,25,36,37 ,38}.

Den vigtigste begrænsning af PSG er den tid, det tager at anvende elektroderne. Hos børn kan dette være særligt vigtigt, da de er tilbøjelige til kedsomhed og begrænset opmærksomhed. Disse virkninger kan afbøes ved at give personer med distraktorer under administration (f. eks. legetøj, bøger, videoer). Derudover registrerer PSG typisk aktivitet i løbet af en Sleep Bout. Det kan dog kombineres med selv-rapport og/eller actigrafi for at få indblik i søvn mængder eller søvn-vågne cyklusser over længere varighed (f. eks. uger eller måneder). Endelig kan PSG være ubehageligt, og forstyrre søvn til tider. Bemærk, at af denne grund, en tilpasning søvn bout kan overvejes. Dette skal opvejes mod den ekstra byrde, der pålægges deltageren, og udfordringer, der rekrutteres til studiet.

Selv om PSG er afgørende for at undersøge de neurobiologiske mekanismer underliggende søvn-afhængige effekter, korrekt administration af alle andre aspekter af den beskrevne protokol (dvs. adfærdsmæssig vurdering af hukommelse på tværs af NAP og vågne betingelser, actigrafi og forældre-rapport om søvn cyklusser), er afgørende for at realisere sit fulde potentiale. Det mest kritiske skridt i forvaltningen af NAP og Wake Promotion betingelser er at sikre, at tiden mellem øjeblikkelig og forsinket tilbagekaldelse er den samme mellem betingelserne, og at interferensen er minimeret under Wake Promotion betingelse. Førstnævnte kan opnås ved at overholde klare protokoller og korrekt dokumentation af tid for hver session for hver deltager. Sidstnævnte kan opnås ved at overvåge barnets aktivitet under væknings betingelsen og kun, når det er nødvendigt, give dem aktiviteter, der er mindst tilbøjelige til at forstyrre (f. eks. for visuospatiale hukommelse, der trykker på deklarativ hukommelse for at undgå aktiviteter, der engagerer deklarative systemer såsom bøger eller verbal materiale).

Afslutningsvis er PSG den gyldne standardvurdering af søvnkvaliteten. Det giver mulighed for objektiv, kvantitativ måling af søvn med høj tidsmæssig opløsning, som kan være nyttigt til bedre at forstå søvn funktion. Når parret med andre værktøjer (f. eks adfærdsmæssige vurdering af hukommelse, actigrafi, og forælder-rapport om søvn) det kan give vigtige og interessante resultater vedrørende hvordan søvn bidrager til sund Kognitiv udvikling af små børn.

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.