Frontiers in Neuroscience
Bevezető
a fejlődés, hogy a társadalom változik a munka ritmusa, egyre több ember szenved az alváshiány. Az alváshiány nemcsak az egyén fizikai és mentális egészségét károsítja, hanem súlyosan befolyásolja a munkateljesítményt is, ami munkahelyi hibákat, sőt baleseteket is okoz. Ezért az alváshiány mechanizmusának megértése, amely befolyásolja a kognitív funkciókat, nagy jelentőséggel bír az alváshiány hatásainak hatékony megelőzésében.
korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az alváshiány számos változást okozhat az egyén hangulatában, kognitív képességében, munkateljesítményében és immunfunkciójában (Choo et al., 2005). Az alváshiány megzavarja a test keringését, és befolyásolja az egyének kognitív és érzelmi képességeit (Raymond, 1988). Számos tanulmány kimutatta, hogy az alváshiány rontja a válasz gátlását (Harrison and Horne, 1998; Muzur et al., 2002; Jennings et al., 2003). Például 36 óra alváshiány után csökkent az egyén azon képessége, hogy elnyomja a negatív ingereket (Chuah et al., 2006). A Neuroimaging vizsgálatok azt sugallták, hogy az alváshiány csökkenti az egyén alacsony szintű vizuális feldolgozási képességét (Anderson and Platten, 2011; Ning et al., 2014). Ezenkívül az alváshiány rontja a hippokampuszt, és a szinaptikus plaszticitás (Cote et al., 2014). Thomas (2003) jelezte, hogy az alváshiány csökkentette az agyi véráramlást és az anyagcserét a thalamusban, a prefrontális kéregben és a parietális kéregben (Géraldine et al., 2005). Jarraya és kollégái megállapították, hogy a részleges alváshiány jelentősen befolyásolta a neuropszichológiai funkciókat, például a verbális azonnali memóriát, a figyelmet és az éberséget (Thomas, 2003). Ezenkívül néhány tanulmány kimutatta, hogy a részleges alváshiány kumulatív hatásai súlyosan károsíthatják a kognitív funkciókat és viselkedést (Van Dongen, 2004; Scott et al., 2006; Jarraya et al., 2013).
A munkamemória olyan rendszer, amely az információk tárolására és feldolgozására szolgál, és amely korlátozott kapacitású kognitív funkció (Bartel et al., 2004). Ezenkívül a munkamemória rendszerben tárolt információk a rövid távú memóriából a hosszú távú memóriába retellálással és más memóriamódszerekkel is módosíthatók. A munkamemória a rövid és a hosszú távú memóriarendszerek közötti átmenet, amely nagyon fontos szerepet játszik az emberi üzenetfeldolgozásban (Miyake and Shah, 1999). Ideiglenes tárolóhelyet és az információ feldolgozásához szükséges erőforrásokat biztosít, mint például a hangmegértés, az érvelés és a tanulás. Kimutatták, hogy az alváshiány először befolyásolja a munkamemóriát.
a Korábbi vizsgálatok használt a n-vissza működik a memória paradigma a résztvevők, aki átesett alváshiány, majd megállapította, hogy az alváshiány indukálja a csökkent anyagcsere-tevékenység az agy regionális hálózat, amely elsősorban teljesített információ feldolgozás, valamint a reakció gátlása (Baddeley, 2000; Zhang et al., 2019). Az alváshiány utáni munkamemória károsodása az alapértelmezett hálózat aktiválásához kapcsolódik a feladatokban (Chee and Chuah, 2008), amely összefüggésben lehet a thalamus fontos szerepével a kortikális éberségben. Az alváshiány például növelte a kapcsolatot a hippocampus, a thalamus és az alapértelmezett hálózat között, amelyet gyakran magasabb szubjektív álmosság és a munkamemória rosszabb teljesítménye kísért (Lei et al., 2015; Li et al., 2016). Tanulmányok az alváshiányról?a megnövekedett késleltetést és a P3 komponens csökkent amplitúdóját hosszan tartó józansággal társították (Morris et al., 1992; Jones and Harrison, 2001; Panjwani et al., 2010). A P3 hullám csökkenése tükrözheti a résztvevők figyelmének csökkenését és a célingerek észlelésének csökkenését (Koslowsky and Babkoff, 1992).
néhány tanulmány azonban elektrofiziológiai bizonyítékot szolgáltatott az alváshiány utáni munkamemória károsodására. Az n-back feladatot közös módszernek tekintik a munkamemória értékelésére (Owen et al., 2005; Jaeggi et al., 2010). Zhang et al. úgy tervezték, egy két-vissza kiejtés working memory feladat, hogy vizsgálja meg a csökkent üzenet alternatív munkamemória alvás közben nélkülözés, de kevés tanulmány használt különböző típusú munkamemória feladatok egyetlen kísérletben. A jelen tanulmány célja különböző munkamemória feladatok (kiejtés munkamemória, térbeli munkamemória, valamint a tárgy munkamemória), hogy vizsgálja meg az értékvesztés, a kognitív funkciók által TSD fel résztvevő EEG adatok 2 időpontban (kiindulási 36 h-TSD). Minden feladat elfogadott egy 2-vissza paradigma. Ez a tanulmány a munkamemóriához kapcsolódó N2-P3 hullám változásait értékelte a TSD során, valamint elemezte az alváshiány munkamemóriára gyakorolt hatásainak időbeli jellemzőit. Eredményeink kísérleti bizonyítékot szolgáltatnak az alváshiány kognitív funkciókra gyakorolt hatásáról.
anyagok és módszerek
résztvevők
tizenhat fiatal, egészséges, jobbkezes férfi hallgató vett részt ebben a vizsgálatban. Mi toborzott résztvevők reklám az egyetemen. A résztvevőknek jó alvási szokásaik voltak (PSQI<5). Valamennyi résztvevő 21 és 28 év közötti volt, átlagéletkora 23 év volt, és egyik résztvevőnek sem volt semmilyen mentális vagy fizikai betegsége. Minden résztvevőnek normál látása vagy korrigált látása volt 1, 0 felett, az intelligencia pontszáma pedig >110 A Raven teszten. A kísérlet előtt a kísérletező elmagyarázta az eljárást, és felhívta a figyelmet a résztvevőkre, hogy biztosan ismerik a módszert és az eljárást. A kísérlet előtti 2 hétben a résztvevők rendszeresen aludtak 7-9 órán keresztül naponta, dohányzás, kávéfogyasztás, alkoholfogyasztás vagy bármilyen gyógyszer fogyasztása 2 nappal a kísérlet előtt. A kísérlet előtt minden résztvevő írásbeli tájékozott beleegyezést adott. A kísérleti programot a negyedik katonai Orvostudományi Egyetem és a Beihang egyetem etikai bizottsága hagyta jóvá.
kísérleti tervezés
háromféle munkamemória feladatot mutattak be minden résztvevő számára. Két-vissza kiejtés munkamemória feladat (lásd az 1.ábrát), két-vissza térbeli munkamemória feladat (lásd a 2. ábrát), és két-vissza objektum munkamemória feladat (lásd a 3. ábrát). A feladatok alapanyaga 15 eseti érzéketlen angol betű volt, amelyek a hasonló betűket, például L/l, M/m; kis fekete négyzeteket, illetve 12 geometriai ábrát nem tartalmaztak. Az összes anyagot fehér alapon fekete színben mutatták be, hozzávetőleges látószöge 1,5° × 1,5° (szélesség: 2,0 cm, magasság: 2,0 cm). Minden feladatban 122 nyomvonalat tartalmaztak, és az egyes nyomokban az objektív inger bemutatása után 400 ms-ra két nyomvonalat mutattak be, az 1600 ms stimulus kezdete asynchrony idő (SOA), amelyet fehér “+jelölt.”A résztvevőket arra kérték, hogy a bal egérgombbal kattintsanak, amikor a cél és az objektív inger azonos (“illesztés”), míg a jobb egérgombbal kattintsanak, amikor nem voltak (“eltérés”). A megfelelő vagy nem állapot pszeudorandom sorrendben került bemutatásra, 1: 1 arányban.
1.ábra. Sematikus diagram a kiejtés munkamemória feladat.
2.ábra. A térbeli munkamemória feladat vázlatos diagramja.
3. ábra. Sematikus diagram az objektum munkamemória feladat.
kísérleti eljárások
a kísérlet előtt a résztvevőket a kísérleti feladatra utasították. Tájékoztatták őket, hogy gyakorolják a három típusú munkamemória feladatokat, amíg 90% – os pontossági arányt nem értek el. A résztvevők a kísérlet előtti napon meglátogatták a laboratóriumot, majd azon az éjszakán a laboratóriumban aludtak. A két partner résztvevő egyszerre végezte el a kísérleteket. Háromféle munkamemória-feladatot hajtottak végre másnap reggel 7:30-tól 8:30-ig, egyidejű elektroencefalogram (EEG) felvétel (alapvonal). A második EEG felvételt (36 h-TSD) egy 36 órás időszak után hajtották végre, amely alatt a résztvevők nem aludhattak. A kísérlet teljes ideje alatt tilos volt a központi gátlás és a stimuláns gyógyszerek alkalmazása. A résztvevőket az ápolási személyzet kísérte, megfigyelte és emlékeztette őket, hogy ébren tartsák őket a TSD-ülés során.
EEG Recordings
a folyamatos fejbőr EEG-t 64 helyen elhelyezett elektródsapkákkal rögzítették a 10-20 rendszer segítségével, Szinamps2 erősítővel. A kétoldali masztoidokat (A1 és A2) referenciaként használták, a homlokot pedig talajként használták. Az EEG-ket 1000 Hz-en rögzítették, az összes csatorna impedanciája 5 kΩ alatt maradt. A bipoláris függőleges és vízszintes elektrokulogram rögzítéséhez további négy elektródot helyeztek a jobb és a bal szem fölé és alá.
viselkedési kísérletek adatelemzése
technikai hibák miatt két esetet töröltek, míg a következő statisztikai elemzésbe további 14 esetet vontak be. A viselkedési adatok között szerepelt az átlagos reakcióidő, a helyes sebesség és az egységnyi idő helyes száma. A kiindulási és a 36 h-TSD állapot viselkedési adatait elemezték. Az elemzéseket az IBM SPSS (V22.2), ahol az ismételt intézkedések elemzése variancia (ANOVA) módszer üvegházhatású-Geisser volt Bonferroni post-hoc elemzés indult. A statisztikai eredményeket átlagként és szórásként (SD) mutatták be.
EEG Adatelemzés
Scan 4.3 programot használtak az EEG adatok elemzésére, ahol a szemmozgás EEG-leleteit szemészeti tárgycsökkentési módszerrel korrigálták. Korszakok kezdve -100 800 ms a folyamatos EEG adatok kivont, illetve szűri sávszűrő 0,5 30 Hz gyakorisággal lejtőn 24 dB/oct. A vizsgálatok, amelyek a feszültség meghaladta a ± 100 µV elutasították a kiindulási volt korrigált átlagos amplitúdója 100 ms. Az EEG alkatrészek átlagosan kiszámított csak a javított válaszok. Az ösztönző vizsgálatok P2 (100-250 ms), N2 (150-350 ms) és P3 (250-450 ms) ERP komponenseit azonosították és számszerűsítették. Az N2 és P3 komponensek nagy-átlagos csúcs-amplitúdóit és latenciáit külön számították ki F3, Fz, F4, C3, Cz, C4, P3, Pz és P4, a P2 komponenst pedig F3, Fz, F4, C3, Cz és C4 (Casement et al., 2006; Verweij et al., 2014).
ismételt intézkedések az ANOVA-t alkalmazták az összes ERP-eredményhez. A fő hatások, valamint a kölcsönhatások között aludni államok (kiindulási 36 h-TSD), feladatok (kiejtés munkamemória, térbeli munkamemória, valamint a tárgy munkamemória), régiók (frontális, központi, de parietális; a P2 alkatrész megvizsgáltuk csak a frontális, illetve a központi régióban), valamint oldalak (bal, közép, jobb) volt statisztikailag elemezni foglalkoztató ismételt intézkedések ANOVA, amely tartalmazza a Greenhouse-Geisser korrekciókat nem sphericity, valamint Bonferroni post-hoc tesztet.
eredmények
viselkedési teljesítmény
a viselkedési kísérletek eredményeit az 1.táblázat mutatja. Az átlagos reakcióidő hosszabb volt a 36 h-TSD állapotban, mint a kiinduláskor, a növekedés tendenciája, de jelentős különbségek nélkül. ANOVA kimutatta, hogy a feladat helyes sebessége jelentősen eltér az alapvonaltól és a 36 h-TSD-től . A megfelelő szám egységnyi idő alatt szignifikáns fő hatást mutatott az idő alatt 36 h-TSD .
1. táblázat. Teljesítményadatok (átlag ± SD) a 2-back feladatra a kiindulási és 36 h-TSD után.
amplitúdó
a kiindulási értékhez képest jelentős csökkenést figyeltek meg a P3 amplitúdójában, és jelentős növekedést figyeltek meg a P2 amplitúdójában a TSD után. Bár az N2 amplitúdó 36 órás TSD után csökkent, a különbség nem érte el a statisztikai szignifikanciát (2.táblázat).
2. táblázat. A P2, N2 és P3 komponensek nagy-átlagos csúcs amplitúdója a megfelelő válaszállapotban több elektródahelyen keresztül a kiindulási és 36 h-TSD után.
a régiók és helyek P2-amplitúdóra gyakorolt jelentős fő hatásait a TSD-állapot alapján állapították meg. A TSD során a P2 maximális amplitúdója megjelent az elülső régióban (4.ábra). Ezen túlmenően, a különbségek P2 legjelentősebb a különböző régiók (frontális vs központi) több jelentős a kétoldalú elektródák (bal: P = 0,001; jobb: P = 0.000), mint a középső elektróda (4.Ábra). A régió és a helyszín N2-re gyakorolt jelentős fő hatása azt mutatta, hogy az N2 amplitúdója frontálisan negatívabb volt, mint a központi régióban (P = 0, 008, 4. ábra), jobb oldalon pedig kisebb volt,mint a bal oldalon (P = 0, 011, 5A2, B2 ábra). A helyszín fő hatását a P3 amplitúdóra figyelték meg . A P3 amplitúdója pozitívabb volt a közepén ,mint a bal oldalon(P = 0,009, 4. ábra). A P3 amplitúdó esetében szignifikáns interakciós hatást figyeltek meg az idő és a régió között . A TSD során a P3 amplitúdó csökkenése szignifikánsabb volt a frontális és a központi régiókban, mint a parietális régióban (P = 0,005; P = 0,003) (5C3 ábra). Más fő hatás vagy interakciós hatás nem érte el a statisztikai szignifikanciát.
4.ábra. ERP amplitúdó a kiindulási és 36 h-TSD a helyes válasz feltétel a munkamemória feladat. A csatornák balról jobbra és felülről lefelé a következők szerint vannak elrendezve: F3, Fz, F4, C3, Cz, C4, P3, Pz és P4. A kiindulási értékhez képest az N2-P3 komponensek latenciái megnyúltak, az N2-P3 amplitúdói pedig 36 h-TSD után csökkentek.
5. ábra. Topográfiai térkép a helyes válasz a munkamemória feladat különböző alvási körülmények között (A1–C3). (A1) P2, 100-250 ms, a vizsgálat megkezdésekor. (A2) N2, 200-300 ms, a vizsgálat megkezdésekor. (A3) P3, 300-400 ms, a vizsgálat megkezdésekor. (B1)P2, 100-250 ms, 36 h-TSD-n. (B2) N2, 200-300 ms, 36 h-TSD esetén. (B3) P3, 300-400 ms, 36 h-TSD esetén. (C1) P2, 100-250 ms, 36 h-TSD kiindulási kivonással. (C2) N2, 200-300 ms, 36 h-TSD kiindulási kivonással. (C3) P3, 300-400 ms, 36 h-TSD kiindulási kivonással.
Latency
az N2 és P2 latenciái a TSD után jelentősen megnyúltak. Bár a P3 késleltetést 36 órás TSD után meghosszabbították, a különbség nem érte el a statisztikai szignifikanciát (3.táblázat).
3. táblázat. A P2, N2 és P3 komponensek nagy átlagos csúcskésése a megfelelő válaszállapotban több elektródahelyen keresztül a kiindulási és 36 h-TSD után.
A jelentős fő hatása a régió N2, P3 kiderült, hogy a látencia a N2-P3 alkatrészek rövidebb volt a hátsó régió, mint a frontális régióban (P = 0, 002; P = 0.000), valamint a központi régió (P = 0.000; P = 0.000) (4.Ábra). A P3 hullám késleltetése lényegesen hosszabb volt a bal oldalon, mint a jobb oldalon (4.ábra).
más fő hatás vagy interakciós hatás nem érte el a statisztikai szignifikanciát.
a kilenc elektróda helyén fellépő N2, P2 és P3 amplitúdók és latenciák a 4. ábrán láthatók. A munkamemória feladat helyes válaszának topográfiai térképét különböző alvási körülmények között (alapvonal, 36 h-TSD és a két feltétel közötti különbség) az 5.ábra mutatja be.
Vita
ebben a tanulmányban a 36 órás alváshiány hatását a munkamemóriára, a viselkedési adatokat két alvási állapotban (kiindulási és 36 h-TSD) kombinálva a korabeli EEG felvételekkel. Az eredmények elemzése azt mutatta, hogy a viselkedési adatok változása a károsodott munkamemóriával összhangban 36 h TSD után: a kognitív feladatok átlagos reakcióidejének növekedése, valamint a pontosság csökkenése.
Az alváshiány csökkentette az egyén figyelmét a figyelemforrásokra. Bár az egyének megpróbálták fenntartani az ébrenlétet és a munkateljesítményt, beleértve a reakcióidőt és a helyes sebességet, az alváshiány során a munkamemóriájuk információfeldolgozási kapacitását továbbra is befolyásolta az információk feldolgozási sebességének csökkenése (Casement et al., 2006; Wiggins et al., 2018). Ebben a vizsgálatban a munkamemóriához kapcsolódó N2 és P3 hullámokat úgy mértük, hogy a látencia növekedése és az amplitúdó csökkenése az alváshiány után az alapértékekhez képest. Tanulmányok kimutatták, hogy az alváshiány a figyelem folyamatos csökkenéséhez vezet, és a csökkent P3 amplitúdó jelensége azt jelzi, hogy az egyének felülről lefelé irányuló kontrollja fokozatosan összeomlik. Az alváshiány kedvezőtlenebb hatással van a kognitív funkciókra, különösen azokra, amelyek mentális vagy kognitív tényezőktől függenek (Kusztor et al., 2019).
a P3 komponens tükrözi a figyelemforrásokat, a P3 késleltetését pedig széles körben tekintik az inger kategorizálásának és értékelésének időablakának. A P3 hullám amplitúdójának csökkenése azt is megerősítette, hogy a TSD utáni megfelelő válasz döntéshozatala bizonyos mértékig megsérült (Gosselin et al., 2005). Tanulmányok azt sugallták, hogy az alváshiány befolyásolhatja a munkamemória információfeldolgozási szakaszát. Ebben a tanulmányban a teljesítménymutatók azt a következtetést is alátámasztották, hogy a cél stimulusra adott válaszidő nőtt, és hogy a P3 hullám késleltetése meghosszabbodott (Cote et al., 2008). Azt feltételezték, hogy az alváshiány hatása a P3 komponensekre is bekövetkezhet, mivel nem reagál az információ megváltoztatására, ami összhangban van a korábbi következtetésekkel, amelyek szerint a P3 komponensek a munkamemória-tartalom frissítésével kapcsolatosak (Donchin and Fabiani, 1991).
korábbi vizsgálatok az N2 komponenst elektrofiziológiai Indexnek tekintették, amely tükrözi az egyén azon képességét, hogy elnyomja a választ (Kreusch et al., 2014). Az alváshiány után a NoGo-N2 komponens hosszabb késleltetése azt jelzi, hogy az egyén képes elnyomni a választ (Jin et al., 2015). Az N2 komponens csökkent amplitúdója és hosszantartó késleltetése a kiejtéssel kapcsolatos munkamemória alváshiány után kiderül, hogy az alváshiány rontja a kiejtési munkamemória információfeldolgozását (Zhang et al., 2019). Az N2 komponenst általában úgy gondolják, hogy tükrözi az agy szelektív figyelmét és az érzelmi ingerek vagy jelek feldolgozását (Schacht et al., 2008) és az egyén mentális állapotához, figyelméhez és figyelmességéhez kapcsolódó endogén elem. Ebben a tanulmányban azt találtuk, hogy az N2 komponens késleltetése jelentősen meghosszabbodott, de az amplitúdó csak csökkenő tendenciát mutatott. A korábbi tanulmányok szerint az elhúzódó N2 késleltetés az alváskorlátozás utáni válaszidő növekedését tükrözte (Zhang et al., 2014). Az a megállapítás azonban, hogy az N2 amplitúdója nem változott jelentősen, az agyi kompenzációs válaszoknak tudható be (Drummond and Brown, 2001). Korlátozott kognitív erőforrások esetén kompenzációs mechanizmus létezett a károsodott kognitív funkciók helyreállítására (Jin et al., 2015).
a fejbőr topográfiája szerint az alváshiányhoz kapcsolódó N2-P3 komponensek változásai nyilvánvalóbbak az elülső területen. A frontoparietális kontroll (FPC) fontos szerepet játszik a kognitív kontrollban. Tanulmányok kimutatták, hogy az FPC lehet megkerülni a top-down kognitív kontroll, amely lehetővé teszi az egyének koncentrálni kapcsolatos információk a cél, miközben elnyomja információ, amely nem kapcsolódik a cél (Smallwood et al., 2011; Wen et al., 2013). Az FPC fontos az információmegőrzés és az információfeldolgozás szempontjából a munkamemóriában, és az FPC aktiválódásának mértéke az alváshiány után csökkent a normál alváscsoporthoz képest (Ma et al., 2014). Bár az EEG-eredmények nem tükrözték részletesen az egyes agyterületek változásait, intuitív módon tükrözték a TSD hatását a munkamemória információinak megőrzésére és feldolgozására.
Bár a pontos kognitív folyamat, hogy a P2 alkatrész alapjául szolgál még mindig széles körben vitatott, mint egy tág meghatározás, a P2 alkatrész tükrözi a folyamat a figyelmet, a vizuális feldolgozás, általában úgy, hogy a kapcsolódó szelektív figyelmet munkamemória, ami a korai ítéletet a perceptuális folyamat (Saito et al., 2001). Ebben a tanulmányban szignifikáns növekedést találtunk a P2 hullám amplitúdójában az alváshiány után. Tanulmányok arról számoltak be, hogy a P2 hullámok, amelyek része lehet a korai kognitív megfelelő rendszer üzenetfeldolgozás és összehasonlíthatja szenzoros bemenetek tárolt memória (Freunberger et al., 2007) érzékenyek a misszió figyelmének és a munkamemória igényeinek változásaira (Smith et al., 2002). A funkcionális kompenzáció az emberi agy egyik egyedi funkciója, amely fontos tényező a kognitív funkció fenntartásához. A dorsolaterális prefrontális kéreg (DLPFC) túlzott aktiválása az alváshiány után azt jelzi, hogy az agyi erőforrások csökkenésével a DLPFC kompenzációs funkcióval rendelkezik (Drummond et al., 2004; Choo et al., 2005). Ezért azt gondoljuk, hogy a tanulmányban megfigyelt P2 amplitúdó jelentős növekedése a funkcionális kompenzációnak tudható be, amelyben az egyének úgy tűnik, hogy fenntartják a normális kognitív funkciót az alváshiány után. Bár számos tanulmány használt ERP technológiát az alváshiány kognitív funkciókra gyakorolt hatásának feltárására, a korai komponenseket, például az N1-et és a P2-t nem vizsgálták szisztematikusan, és az eredmények ellentmondásosak (Evans and Federmeier, 2007; Wiggins et al., 2018; Zhang et al., 2019). Kevés kutatás vizsgálja a változás a P2 komponens alvás közben nélkülözés (Mograss et al., 2009). Ezért az alváshiány hatását az ERP korai összetevőire, például a P2-re még tovább kell tanulmányozni és feltárni.
ebben a kísérletben a 2-back modellt használtuk a kiejtés, a térbeli és az objektum munkamemória feladatok megtervezéséhez, és megvizsgáltuk a munkamemória károsodását 36 órás TSD után. Összehasonlítva a korábbi vizsgálatok középpontjában egyetlen, amelyek az alváshiány egy bizonyos típusú információkat, mint például a kiejtés munkamemória, vagy specifikus kognitív funkciók, mint például a reakció gátlása, figyelembe vettük a tartalmát a munkamemória modell átfogóan elemzi a hatások az alváshiány a munkamemória.
a tanulmánynak azonban vannak bizonyos korlátai. Először is csak a 2-back feladatot használtuk, nem sikerült összehasonlítani a résztvevők teljesítményét a különböző nehézségű munkamemória feladatokban. Ezért vannak korlátozások a munkaterhelés változásainak magyarázatában és következtetésében. Másodszor, csak férfi önkénteseket alkalmaztak a vizsgálatban, és a következtetéseket fel kell mérni, amikor kiterjesztették őket női önkéntesekre. A résztvevők korlátozott száma miatt csak azt találtuk, hogy az N2 hullám amplitúdója csökkenő tendenciát mutatott, és hogy a P3 hullám késleltetése hosszabb tendenciát mutatott. A résztvevők számának növelése után stabil eredmények érhetők el. Harmadszor, az eljárás fMRI-vel való kombinálása a munkamemóriához megkönnyítheti az eredmények további értelmezését. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a cirkadián bioritmusok befolyásolják a viselkedési teljesítményt, és vannak egyéni különbségek (Montplaisir, 1981; Lavie, 2001). Ebben a kísérletben nem rögzítettük az EEG-adatokat ugyanabban az időpontban, így a cirkadián bioritmusok hatása a vizsgálati eredményekre nem zárható ki teljesen.
Ez a kutatás azt mutatta, hogy a munkamemória képessége csökkent a TSD után, és hogy ez a károsodás nem kapcsolódik a munkamemória inger tartalmához. Az alváshiány csökkentette a memóriában tárolt információk minőségét, ami a degeneratív figyelemfelhívással fordulhat elő (Ratcliff and Van Dongen, 2018). Ez a tanulmány elektrofiziológiai bizonyítékokat szolgáltat az alváshiány utáni károsodott munkamemória mechanizmusának megértéséhez. Figyelembe kell venni az alváshiány által okozott munkamemória-károsodás káros hatásait, és meg kell vizsgálni az ilyen károk hatékony beavatkozásait.
az adatok rendelkezésre állásáról szóló nyilatkozat
a tanulmányhoz létrehozott adatkészletek kérésre elérhetők a megfelelő szerző számára.
etikai nyilatkozat
az emberi résztvevőket érintő tanulmányokat a negyedik katonai Orvostudományi Egyetem, a Beihang Egyetem vizsgálta felül és hagyta jóvá. A betegek / résztvevők írásban tájékozott beleegyezésüket adták a vizsgálatban való részvételhez.
szerzői hozzájárulások
YS tervezte a kísérleteket. A ZP elkészítette az eredményeket, és megírta a kéziratot. A CD és az LZ elemezte és értelmezte az adatokat. A JT és az YS végezte el a kísérleteket, megismerte az adatokat és a vizsgálat garanciáit. Az YB, az LZ és a JT részt vett az adatgyűjtésben és a szakirodalom áttekintésében. Az összes felsorolt szerző elolvasta és jóváhagyta a végleges kéziratot.
finanszírozás
Ez a kutatás támogatta a National Science Foundation of Winter Olympics Technology Plan of China Grant nos.2019yff0301600 és HJ20191A020135.
összeférhetetlenség
a szerzők kijelentik, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségnek tekinthetők.
Anderson, C., and Platten, C. R. (2011). Az alváshiány csökkenti a gátlást és fokozza az impulzivitást a negatív ingerekre. Viselkedj. Brain Res. 217: 466. doi: 10.1016 / j.bbr.2010.09.020 P>PubMed Abstract | CrossRef teljes szöveg/Google Scholar
Baddeley, A. (2000). Az epizodikus puffer: a munkamemória új eleme? Trendek Cogn. Sci. 4:417. doi: 10.1016 / s1364-6613(00)01538-2
CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Bartel, P., Offermeier, W., Smith, F., And Becker, P. (2004). Figyelem és munkamemória a rezidens aneszteziológusoknál éjszakai szolgálat után: csoportos és egyéni hatások. Occup. Environ. Med. 61, 167–170. doi: 10.1136 / oem.2002.006197
P>PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Casement, M. D., Broussard, J. L., Mullington, J. M., and Press, D. Z. (2006). Az alvás hozzájárulása a munkamemória szkennelési sebességének javulásához: az elhúzódó alváskorlátozás vizsgálata. Biol. Psychol. 72:212. doi: 10.1016 / j.biopsycho.2005.11.002
P> PubMed Abstract | CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Chee, M. W. L., and Chuah, L. Y. M. (2008). Funkcionális neuroimaging bepillantás abba, hogy az alvás és az alváshiány hogyan befolyásolja a memóriát és a megismerést. Curr. Opin. Neurol. 21, 417–423. doi: 10.1097 / WCO.0b013e3283052cf7
P > PubMed Abstract / CrossRef teljes szöveg / Google Scholar
Choo, W. C., Lee, W. W., Venkatraman, V., Sheu, F. S., and Chee, M. W. L. (2005). A kortikális régiók disszociációja, amelyet mind a munkamemória terhelése, mind az alváshiány, mind az alváshiány modulál. Neuroimage 25, 579-587. doi: 10.1016 / j.neuroimage.2004.11.029
P>PubMed Abstract | CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Chuah, Y. M. L., Venkatraman, V., Dinges, D. F., And Chee, M. W. L. (2006). Az alváshiány utáni gátló hatékonyság interindividuális változékonyságának idegi alapja. J. Neurosci. 26, 7156–7162. doi: 10.1523 / jneurosci.0906-06. 2006
CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Cote, K. A., Milner, C. E., Osip, S. L., Baker, M. L., and Cuthbert, B. P. (2008). Fiziológiai izgalom és figyelem a folyamatos alváskorlátozás egy hete alatt. Physiol. Viselkedj. 95, 353–364. doi: 10.1016 / j.physbeh.2008.06.016
P>PubMed Abstract | CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Cote, K. A., Mondloch, C. J., Sergeeva, V., Taylor, M., and Semplonius, T. (2014). A teljes alváshiány hatása az érzelmileg kifejező arcok viselkedési neurális feldolgozására. Felh. Brain Res. 232, 1429-1442. doi: 10.1007 / s00221-013-3780-1
PubMed Abstract / CrossRef Full Text / Google Scholar
Donchin, E., and Fabiani, M. (1991). Az eseményekkel kapcsolatos agyi potenciálok használata a memória tanulmányozásában: a p300 az esemény megkülönböztető képességének mértéke? Psychol. Facul. Nyilvános. 7, 58–77. doi: 10.1111 / sltb.12055
P > PubMed Abstract / CrossRef Full Text / Google Scholar
Drummond, S. P., Brown, G. G., Salamat, J. S., and Gillin, J. C. (2004). A növekvő feladat nehézsége megkönnyíti az agyi kompenzációs választ a teljes alváshiányra. Alvás 27, 445-451. doi: 10.1093/sleep/27.3.445
CrossRef teljes szöveg/Google Scholar
Drummond, S. P. A., and Brown, G. G. (2001). A teljes alváshiány hatása az agyi válaszokra a kognitív teljesítményre. Neuropszichofarmakológia 25, S68-S73. doi: 10.1016 / S0893-133x(01)00325-6
CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Evans, K. M., and Federmeier, K. D. (2007). A jobb oldali memória és a bal oldali memória: az eseményhez kapcsolódó potenciálok félgömb alakú aszimmetriákat tárnak fel a verbális információk kódolásában és megtartásában. Neuropszichológia 45, 1777-1790. doi: 10.1016 / j.neuropszichológia.2006.12.014
P>PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Freunberger, R., Klimesch, W., Doppelmayr, M., and Höller, Y. (2007). A vizuális P2 komponens a Theta fáziszáráshoz kapcsolódik. Neurológus. Lett. 426, 181–186. doi: 10.1016 / j. neulet.2007.08.062
P>PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Géraldine, R., Desgranges, B., Foret, J., and Eustache, F. (2005). A memóriarendszerek és az alvási szakaszok közötti kapcsolatok. J. Sleep Res. 14, 123-140. doi: 10.1111 / j. 1365-2869.2005.00450.x
PubMed Abstract / CrossRef Full Text / Google Scholar
Gosselin, A., Koninck, J. D., and Campbell, K. B. (2005). Teljes alváshiány és újszerű feldolgozás: a frontális lebeny működésére gyakorolt hatások. Clin. Neurofiziol. 116, 211–222. doi: 10.1016 / j. clinph.2004.07.033
P>PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Harrison, Y., and Horne, J. (1998). Az alvásvesztés rontja a rövid és újszerű nyelvi feladatokat, amelyek prefrontális hangsúlyt kapnak. J. Sleep Res. 7, 95-100. doi: 10.1046 / j. 1365-2869.1998.00104.x
PubMed Abstract / CrossRef teljes szöveg / Google Scholar
Jaeggi, S. M., Buschkuehl, M., Perrig, W. J., és Meier, B. (2010). Az N-back feladat egyidejű érvényessége munkamemória mérésként. Memória 18, 394-412. doi: 10.1080 / 09658211003702171
P > PubMed Abstract / CrossRef teljes szöveg / Google Scholar
Jarraya, S., Jarraya, M., Chtourou, H., Souissi, N., and Chamari, K. (2013). A részleges alváshiány hatása a kognitív teljesítmény napi változásaira képzett alanyokban. Proc. Soc. Viselkedj. Sci. 82, 392–396. doi: 10.1016 / j. sbspro.2013.06.281
CrossRef Full Text / Google Scholar
Jennings, J. R., Monk, T. H., and Molen, M. W. V. D. (2003). Az alváshiány befolyásolja a felügyeleti figyelem néhány, de nem minden folyamatát. Psychol. Sci. 14, 473–479. doi: 10.1111/1467-9280.02456
PubMed Abstract | CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Jin, X., Ye, E., Qi, J., Wang, L., and Lei, Y. (2015). Recovery sleep megfordítja károsodott válasz gátlása miatt alváskorlátozás: bizonyíték a vizuális esemény kapcsolódó potenciálok tanulmány. PLoS One 10:e0142361. doi: 10.1371 / folyóirat.pone.0142361 P>PubMed Abstract | CrossRef teljes szöveg/Google Scholar
Jones, K., and Harrison, Y. (2001). Frontális lebeny funkció, alvásvesztés és széttöredezett alvás. Sleep Med. Rev. 5: 475. doi: 10.1053 / smrv.2001.0203
P > PubMed Abstract / CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Koslowsky, M., and Babkoff, H. (1992). A teljes alváshiány és a teljesítmény közötti kapcsolat Meta-analízise. Chronobiol. Int. 9, 132–136. doi: 10.3109/07420529209064524
P > PubMed Abstract / CrossRef teljes szöveg / Google Scholar
Kreusch, F., Quertemont, E., Vilenne, A., and Hansenne, M. (2014). Az alkohollal való visszaélés és az erp komponensei a go / no-go feladatokban alkohollal kapcsolatos ingerek felhasználásával: az alkohol elkerülésének hatása. Int. J. Pszichofiziol. 94, 92–99. doi: 10.1016 / j. ijpsycho.2014.08.001
P>PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Kusztor, A., Raud, L., Juel, B. E., Nilsen, A. S., Storm, J. F., And Hoster, R. J. (2019). Az alváshiány különbözőképpen befolyásolja a kognitív kontroll alkomponenseit. 42. perc: zsz016. doi: 10.1093/sleep/zsz016
P> PubMed Abstract | CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Lavie, P. (2001). Sleep-wake, mint egy biológiai ritmus. Annu. Psychol Tiszteletes. 52, 277–303. doi: 10.1146 / annurev.pszichiáter.52.1.277
CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Lei, Y., Shao, Y., Wang, L., Zhai, T., and Zou, F. (2015). A nagyméretű agyhálózat összekapcsolása előrejelzi a kognitív kapacitásra gyakorolt teljes alvásmegvonási hatásokat. PLoS One 10: e0133959. doi: 10.1371 / folyóirat.pone.0133959 P>PubMed Abstract | CrossRef teljes szöveg/Google Scholar
Li, C., Huang, D., Qi, J., Chang, H., and Meng, Q. (2016). A rövid távú memóriahiány korrelál a hippokampális-talamikus funkcionális kapcsolódási változásokkal az akut alváskorlátozást követően. Agyi Képalkotó Viselkedés. 11, 954–963. doi: 10.1007 / s11682-016-9570-1
PubMed Abstract / CrossRef Full Text / Google Scholar
Ma, N., Dinges, D. F., Basner, M., and Rao, H. (2014). Hogyan befolyásolja az akut teljes alvásvesztés a résztvevő agyat:a neuroimaging vizsgálatok metaanalízise. 38. perc: 233. doi: 10.5665 / alvás.4404
P > PubMed Abstract / CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Miyake, A., and Shah, P. (1999). A munkamemória modelljei. Az aktív karbantartás és a végrehajtó ellenőrzés mechanizmusai. Cambridge: Cambridge University Press.
Google Scholar
Mograss, M. A., Guillem, F., Brazzini-Poisson, V., and Godbout, R. (2009). A teljes alváshiány hatása a felismerési memória folyamatokra: az eseményekkel kapcsolatos potenciál tanulmányozása. Neurobiol. Tanulj! Mem. 91, 343–352. doi: 10.1016 / j. nlm.2009.01.008
P> PubMed Abstract | CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Montplaisir, J. (1981). Depresszió és biológiai ritmus: az alváshiány terápiás hatásai. L ‘ Unión Médicale du Canada 110, 272-276. doi: 10.1620 / tjem.133.481
P>PubMed Abstract / CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Morris, A. M., So, Y., Lee, K. A., Lash, A. A., és Becker, C. E. (1992). A P300 eseményekkel kapcsolatos potenciál. az alváshiány hatásai. J. Occupat. Med. 34, 1143–1152.
Google Scholar
Muzur, A., Pace-Schott, E. F., and Hobson, J. A. (2002). A prefrontális kéreg alvás közben. Trendek Cogn. Sci. 6, 475–481. doi: 10.1016 / S1364-6613(02)01992-7
CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Ning, M., Dinges, D. F., Mathias, B., and Hengyi, R. (2014). Hogyan befolyásolja az akut teljes alvásvesztés a résztvevő agyat:a neuroimaging vizsgálatok metaanalízise. 38.perc: 233-240. doi: 10.5665 / alvás.4404
PubMed Abstract / CrossRef Full Text / Google Scholar
Owen, A. M., Mcmillan, K. M., Laird, A. R., and Bullmore, E. (2005). N-back working memory paradigma: a meta-analízis normatív funkcionális neuroimaging vizsgálatok. Zümmög. Agymapp. 25, 46–59. doi: 10.1002 / hbm.20131
P > PubMed Abstract / CrossRef Full Text / Google Scholar
Panjwani, U., Ray, K., Chatterjee, A., Bhaumik, S., and Kumar, S. (2010). A megismerés elektrofiziológiai korrelációi javulnak az alváshiány során. Eur. J. Appl. Physiol. 108, 549–556. doi: 10.1007 / s00421-009-1222-3
PubMed Abstract / CrossRef Full Text / Google Scholar
Ratcliff, R., and Van Dongen, H. (2018). Az alváshiány hatása a tárgyra és az asszociatív felismerési memóriára. J. Exp. Psychol. 44, 193–208. doi: 10.1037/xlm0000452
P>PubMed Abstract | CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Raymond, C. A. (1988). A munka áthelyezése, az alvási ciklusok úton vannak egy másik közegészségügyi kérdés felé. JAMA J. Am. Med. Assoc. 259, 2958–2959. doi: 10.1001 / jama.259.20.2958
CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Szaito, H., Yamazaki, H., Matsuoka, H., Matsumoto, K., and Sato, M. (2001). Vizuális eseményekkel kapcsolatos potenciál az alzheimer-típusú enyhe demenciában. Psychiatry Clin. Neurológus. 55, 365–371. doi: 10.1046 / j. 1440-1819. 2001. 00876.x
PubMed Abstract / CrossRef teljes szöveg / Google Scholar
Schacht, A., Werheid, K., és Sommer, W. (2008). Az arc szépségének értékelése gyors, de nem kötelező. Cogn. Hatással. Viselkedj. Neurológus. 8, 132–142. doi: 10.3758 / cabn.8.2.132
P> PubMed Abstract | CrossRef Full Text/Google Scholar
Scott, J. P. R., Mcnaughton, L. R., and Polman, R. C. J. (2006). Az alváshiány és a testmozgás hatása a kognitív, motoros teljesítményre és hangulatra. Physiol. Viselkedj. 87:408. doi: 10.1016 / j.physbeh.2005.11.009
P> PubMed Abstract | CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Smallwood, J., Brown, K., Baird, B., and Schooler, J. W. (2011). Az alapértelmezett üzemmódú hálózat és a frontális-parietális hálózat együttműködése egy belső gondolatmenet előállításában. Brain Res. 1428, 60-70. doi: 10.1016 / j.brainres.2011.03.072
P>PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar
Smith, M. E., Mcevoy, L. K., and Gevins, A. (2002). A mérsékelt alvásvesztés hatása a neurofiziológiai jelekre a munkamemória-feladat végrehajtása során. Alvás 25, 784-794. doi: 10.1093 / alvás / 25.7.56
CrossRef Full Text / Google Scholar
Thomas, M. (2003). Az éberség és a kognitív teljesítmény zavarainak idegi alapjai az álmosság idején ii. az alváshiány 48 és 72 órás hatásai az ébrenlét emberi regionális agyi aktivitására. Thalam. Relat. Syst. 2, 199–229. doi: 10.1016/S1472-9288(03)00020-7
CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Van Dongen, H. (2004). A további ébrenlét halmozott költsége: a doseresponse hatása a neurobehavioralis funkciókra és az alvás fiziológiájára a krónikus alváshiány és a teljes alváshiány miatt. Alvás 26, 117-126. doi: 10.1016/0739-6260(84)90040-6
CrossRef Full Text / Google Scholar
Verweij, I. M., Romeijn, N., Smit, D. J., and Giovanni, P. (2014). Az alváshiány a funkcionális kapcsolat elvesztéséhez vezet az agy elülső régióiban. BMC Neurosci. 15:88. doi: 10.1186 / 1471-2202-15-88
PubMed Abstract | CrossRef teljes szöveg / Google Scholar
Wen, X., Liu, Y., Yao, L., and Ding, M. (2013). Az alapértelmezett mód aktivitásának felülről lefelé történő szabályozása a térbeli vizuális figyelemben. J. Neurosci. 33, 6444–6453. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.4939-12. 2013
CrossRef teljes szöveg | Google Scholar
Wiggins, E., Malayka, M., and Kendra, G. (2018). A 24 órás alváshiány rontja a neurális feldolgozás korai attentional modulációját: egy eseményhez kapcsolódó agyi potenciálvizsgálat. Neurológus. Lett. 677, 32–36. doi: 10.1016 / j. neulet.2018.04.022
P > PubMed Abstract / CrossRef teljes szöveg / Google Scholar
Zhang, L., Shao, Y., Liu, Z., Li, C., Chen, Y., and Zhou, Q. (2019). Csökkent információcsere a munkamemória alváshiány után: bizonyíték egy eseményhez kapcsolódó potenciális vizsgálatból. Elöl. Neurológus. 13:408. doi: 10.3389 / fnins.2019.00408
CrossRef teljes szöveg / Google Scholar
Zhang, Q., Liao, Y., Qi, J., Zhao, Y., Zhu, T., Liu, Z., et al. (2014). Az impulzusgátlás vizuális erp vizsgálata zaleplon által kiváltott alváshiány után. PLoS One 9: e95653. doi: 10.1371 / folyóirat.pone.0095653
PubMed Abstract / CrossRef teljes szöveg / Google Scholar
Leave a Reply