Недостаток сна нарушает нейронный сигнал успешного обучения. Часть 2.

Материалы и методы

Участники

Пятьдесят девять участников (32 женщины, среднее ± стандартное отклонение [SD] возраст=20,10 ± 1,80) были набраны добровольно и прошли предварительную сессию (см. ниже).

Стандартное отклонение — это статистическая мера дисперсии распределения данных. Память относится к способности человеческого мозга запоминать информацию. Кажется, что между этими двумя понятиями нет особой корреляции или связи, но между ними есть определенная связь. Давайте посмотрим на это вместе.

Прежде всего, нам нужно знать, что стандартное отклонение может отражать степень дисперсии распределения данных. То есть, если стандартное отклонение набора данных больше, то степень дисперсии этого набора данных также будет больше, а это означает, что разница между данными будет больше. большой. Память требует ряда процессов, таких как восприятие, понимание, кодирование, хранение и извлечение информации мозгом. Поскольку память требует, чтобы мозг обрабатывал эту информацию, если сама информация относительно дискретна, это может привести к неудовлетворительной работе памяти.

Во-вторых, стандартное отклонение также может отражать стабильность и надежность данных. Если стандартное отклонение данных меньше, то дисперсия этого набора данных также будет меньше, и разница между данными также будет меньше. В этом случае надежность и стабильность данных выше. Это также должно иметь определенную связь с памятью. Если у человека хорошая память, его способность обработки информации должна быть относительно стабильной, а это означает, что он будет более точным и надежным в обработке информации, поэтому его память будет относительно хорошей.

Таким образом, хотя стандартное отклонение и память, похоже, не имеют большой корреляции, между ними существует определенная связь. Если при обработке информации данные слишком дискретны, это может легко привести к потере и забвению информации. Если данные более стабильны, обработка информации будет более точной и надежной, обеспечивая лучшую защиту памяти людей. Поэтому нам следует сосредоточиться на тренировке нашей памяти и повышении стабильности и надежности нашей памяти за счет улучшения наших когнитивных способностей и способностей к обработке информации.

Нажмите «Знать», чтобы улучшить кратковременную память.

После предварительного занятия 10 участников были исключены из-за несоответствия критерию успеваемости, а 1 участник был исключен из-за несоответствия учебным требованиям быть носителем английского языка. Среди тех лиц, которые соответствовали критериям эффективности предварительного занятия, 18 участников отказались от участия из-за того, что не смогли принять участие в основном графике исследования.

Наш окончательный размер выборки составил n=30 участников (17 женщин, средний возраст ± SD, 20,10 ± 1,65), каждый из которых выполнил как условия сна, так и условия депривации сна (порядок уравновешивается, см. рис. 1a). Следуя стандартным процедурам в нашей лаборатории (Эштон и др., 2019; Страчан и др., 2020; Харрингтон, Эштон, Нго и др., 2021; Харрингтон, Эштон, Санкарасубраманиан и др., 2021), участников попросили воздержаться от кофеина и алкоголя. в течение 24 часов и 48 часов соответственно перед каждым сеансом исследования. Участники сообщили об отсутствии в анамнезе нарушений сна или психических расстройств.

Письменное информированное согласие было получено от всех участников в соответствии с требованиями Комитета по этике исследований факультета психологии Йоркского университета. По завершении исследования участники получили компенсацию в размере 100 фунтов стерлингов.

Статистическая мощность была рассчитана перед сбором данных с использованием размера эффекта d=0,56 из Ashton et al. (2020). Этот размер эффекта был получен на основе теста парных выборок, сравнивающего забывание после ночного сна или полного лишения сна. Исходя из этого размера эффекта, наша предварительно зарегистрированная выборка из n=30 участников обеспечила мощность 83,7 % (альфа=0,05, 2-хвост).

Задачи и стимулы

Зрительно-пространственная задача (см. рис. 1б). Сто изображений нейтральных сцен были взяты из Международной системы аффективных изображений (Langet al., 2005) и Системы аффективных изображений Nencki (Marchewka et al., 2014). Они были разделены на 2 набора по 50 изображений для использования в условиях сна и депривации сна (присвоение набора изображений состоянию было уравновешено). Зрительно-пространственная задача была разделена на 3 этапа:

Тренинг I: пассивное просмотр

Каждое из 50 изображений было представлено в случайно выбранном месте на сеточном фоне (время экспозиции=3 с, межстимульный интервал [ISI]=1 с). Участникам было поручено попытаться запомнить расположение изображений для последующего теста. Порядок представления изображений был рандомизированным.

Тренинг II: активный просмотр

Каждое изображение появлялось в центре сетки, и участники перемещали его в то место, где, по их мнению, оно появлялось при пассивном просмотре. Затем изображение снова появилось в правильном месте, чтобы служить обратной связью.

Это продолжалось до тех пор, пока все изображения не были размещены.<4.8 cm (<150 pixels) from their correct location on 2 consecutive rounds of active viewing (images for which this criterion was met were dropped from subsequent active viewing rounds). The image presentation order was randomized.

Тест

Этап тестирования проходил по тем же процедурам, что и этап активного просмотра, за исключением того, что обратной связи не было. Было проведено три теста (немедленный, отсроченный и контрольный).

Задача «Парные партнеры» (см. рис. 1в)

Двести изображений природных и искусственных объектов на белом фоне были взяты из Konkle et al. (2010) и интернет-ресурсов. Они были разделены на 2 набора по 100 объектов (50 природных и 50 искусственных) для использования в условиях сна и депривации сна (отнесение объекта к состоянию было уравновешено).

Триста прилагательных (150 прилагательных на каждое условие, присвоение уравновешено) были взяты из Cairney, Guttesen и др. (2018). В рамках каждого условия 100 прилагательных были случайным образом выбраны в качестве целей, а остальные 50 — в качестве помех.

Прилагательное ознакомление

Каждое из 100 целевых прилагательных предъявлялось в течение 3 секунд. Участникам было предложено оценить, как часто они будут использовать каждое прилагательное в разговоре по шкале от 1 до 9 (1=никогда, 5=иногда и {{ 6}} часто) в течение дополнительных 4 с (ISI с перекрестием фиксации=1.5 с ± 100 мс). Порядок предъявления прилагательных был рандомизирован.

Ознакомление с изображением

Каждое из 100 изображений (50 природных и 50 искусственных объектов) предъявлялось в течение 3 с. Участникам было поручено представить, что они взаимодействуют с каждым объектом, а затем в течение дополнительных 4 с классифицировать его как природный или рукотворный (ISI с перекрестием фиксации=1,5 с ± 100 мс). Порядок представления изображений был рандомизированным.

Обучение

В каждом испытании участникам в течение 4,5 секунд предъявлялись прилагательные и изображения из каждого предыдущего этапа ознакомления. Им было поручено запомнить пару прилагательное-образ для будущего теста. Чтобы облегчить обучение, участников попросили создать в уме историю или мысленный образ, в котором прилагательное и образ взаимодействовали на протяжении всего испытания, а затем в течение дополнительных 4 секунд оценить эту ассоциацию как реалистичную или причудливую.

Более длительный ISI, равный 5 с (± 100 мс), использовался для облегчения анализа данных ЭЭГ, полученных во время обучения образу прилагательного (это включало в себя 2- полосу прогрессии, за которой следовала 3 с фиксации). Порядок сопряжения изображений-прилагательных был рандомизирован.

Тест

Каждое из 150 прилагательных (100 из заученных и 50 из невиданных фольг) предъявлялось в течение 3 с. Сначала участников попросили указать, было ли прилагательное старым или новым, в течение дополнительных 10 секунд. Обратная связь о точности (правильно/неправильно) затем предоставлялась в течение 1 с.

Для правильных старых ответов участникам предъявлялись 4 изображения (все из которых они видели во время обучения) и предлагалось в течение 10 секунд указать, какое изображение было в паре с прилагательным.

Затем участники оценили, насколько они были уверены в своем ответе по шкале от 1 (не уверен) до 4 (очень уверен) в течение 10 секунд. В случае неправильных старых ответов или новых ответов участники немедленно переходили к следующему испытанию (ISI с перекрестием фиксации=1,5 с ± 100 мс). Порядок предъявления прилагательных был рандомизированным.

Задача на психомоторную бдительность.

Задание на психомоторную бдительность (PVT) было получено от Хитрова и соавт. (2014) (bhsai.org/downloads/pc-pvt). Участникам было поручено реагировать, когда на экране появляется цифровой счетчик (ISI=2 – 10 с). Участники получили отзывы о времени ответа, а задание длилось 3 минуты.

Процедура

Предварительная сессия

Участники прошли предварительную оценку памяти перед тем, как войти в основное исследование. Они выучили 180 семантически связанных пар слов (например, «Горизонт – Солнце») и сразу же были протестированы с помощью процедуры запоминания с подсказкой. Участники, набравшие от 50% до 95%, были приглашены обратно в основной эксперимент. Это гарантировало, что участники вряд ли смогут выполнять зрительно-пространственные и парные тесты основного исследования на полу или на потолке.

Сессия 1: Вечер

Участники прибыли с 20:30 до 22:00. В состоянии сна (ранние прибытия) участники были немедленно подключены к ночному ЭЭГ-мониторингу. Участники начали исследование с заполнения Стэнфордской шкалы сонливости (SSS; Hoddes et al., 1973), PVT, а затем фазы обучения и непосредственного тестирования зрительно-пространственной задачи.

Ночной интервал

В состоянии сна участники ложились спать примерно в 23:00 и просыпались примерно в 7 утра (таким образом достигая примерно 8 часов сна, контролируемого ЭЭГ). В условиях лишения сна участники бодрствовали всю ночь под наблюдением исследователя. В период лишения сна участникам предоставлялись прохладительные напитки и разрешалось играть в игры, смотреть фильмы или выполнять курсовую работу.

Поскольку наша выборка в основном состояла из студентов университетов и значительное количество дневных учебных часов было потеряно из-за лишения ночного сна, мы решили позволить участникам завершить курсовую работу, чтобы облегчить набор участников.

Важно отметить, что все разрешенные виды деятельности считались подходящими, поскольку они концептуально не были связаны с материалами, которые участники выучили накануне вечером (т. е. ассоциации с местоположением объекта) или которые должны были выучить на следующее утро (т. е. пары прилагательное-образ).

Сессия 2: Утро

Участники в состоянии депривации сна были подключены к ЭЭГ-мониторингу (для состояния сна в этом не было необходимости, поскольку электроды уже были прикреплены накануне вечером). Затем участники прошли еще один раунд SSS и PVT, а также еще один (отложенный) зрительно-пространственный тест.

После этого участники выполнили этапы ознакомления с заданием для парных партнеров, прежде чем завершить этап обучения парных партнеров с помощью ЭЭГ-мониторинга. Участникам не давали никаких четких инструкций о том, что делать (например, когда ложиться спать) в течение 48--часового интервала, предшествующего сеансу 3.

Сессия 3: Последующие действия

Участники вернулись через 48 часов после сеанса 2 (что позволило восстановить сон в состоянии депривации сна) и завершили последний раунд SSS и PVT. Затем они провели парный тест и заключительный (последующий) зрительно-пространственный тест.

Оборудование

Экспериментальные задачи

Все задания выполнялись на ПК с ОС Windows, а ответы участников записывались с помощью клавиатуры или мыши. Зрительно-пространственная задача была реализована в версии Presentation 14.1 (Neurobehavioral Systems, Inc.), а задача парных партнеров была реализована в Psychtoolbox 3.0.13 (Brainard 1997; Pelli 1997; Kleiner et al. 2007) и MATLAB 2019a ( MathWorks, Inc.).

Электроэнцефалография

Записи ЭЭГ осуществлялись с помощью двух систем Embla N7000 и одной системы Embla NDx с программным обеспечением REMLogic 3.4. Embla NDx был приобретен при обновлении нашей лаборатории сна из 2- в 3-комнату (N7000 больше не был доступен для покупки).

Для всех участников, кроме трех, использовалась одна и та же система ЭЭГ в условиях сна и депривации сна. Позолоченные электроды крепились к коже черепа по международной системе 10-20 в лобных (F3 и F4), центральных (С3 и С4), теменных (Р3 и Р4) и затылочных (О1 и О2) местах и ​​ориентировались на них. к связанным сосцевидным отросткам.

Были прикреплены левый и правый электроды электроокулографии, а также электроды электромиографии на подбородочной и подбородочной мышцах с двух сторон, а заземляющий электрод был прикреплен ко лбу. Дополнительный электрод сравнения был помещен в Cz для системы NDx. Мы гарантировали, что все электроды имеют полное сопротивление соединения<5 kΩ immediately before any EEG data were collected (i.e. for participants in the sleep condition, impedances were checked before sleep and again in the morning before the learning task). 

Любые электроды, значение которых превышало этот порог, заменялись и перепроверялись. Все онлайн-сигналы подвергались цифровой дискретизации с частотой 200 Гц (N7000) или 256 Гц (NDx, частота дискретизации понижалась до 200 Гц во время предварительной обработки).

Актиграфия

Участники носили наручные часы с актиграфическими устройствами (Actiwatch 2, Philips Respironics, США) на протяжении всего исследования, чтобы мы могли контролировать их сон, когда они находились за пределами лаборатории.

For more information:1950477648nn@gmail.com