Neural Dynamics of Local Sleep Spindles and Their Role in Memory

局部睡眠纺锤体的神经动力学及其在记忆中的作用

基本信息

  • 批准号:
    10289438
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-08-15 至 2023-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary During sleep, our brains remain active and exhibit a range of characteristic electrical signals not observed during awake periods. These characteristic signals are assumed to be fundamental events in the sleeping brain’s organization of information into our memories. The research described in this proposal will utilize intracranial depth electrode data to further our understanding of memory consolidation in humans. Despite the fundamental role sleep and memory play in our lives, little is definitively known about how memories are formed and maintained. The availability of intracranial data presents a rare opportunity for fresh insight. The research described in this proposal will determine the role local spindles play in memory consolidation. Spindles are transient bursts of 11-16 Hz oscillations in the electroencephalogram, and their activity could serve as a unique biomarker for mental health conditions and memory-related pathology and performance. Spindles were once considered relatively uniform electrical events, globally distributed throughout the neocortex. This understanding is complicated by recent findings of local spindles restricted to specific brain regions. The role of local spindles in memory consolidation remains a mystery. Aim 1 will determine if local spindle activity (like global spindle activity) is sensitive to the acquisition of new information related to a procedural memory task. Task-related sounds played during sleep are known to reactivate the associated memories and lead to improved recall of those memories after awakening. The replay of select auditory cues during sleep, which is known to bias memory formation, will allow us to hone in on and examine the neural dynamics associated with those particular moments in time. We will examine how the local spindle neural dynamics that immediately follow cue presentation relate to improvement on the task. The use of intracranial data will allow us not only to detect local spindles, but also to relate them to activity in deep brain structures like the hippocampus, which is thought to play a critical role in sleep-mediated memory consolidation. Aim 2 will employ the same procedure as in Aim 1, but using a declarative memory task in which subjects are asked to recall the locations of various objects presented on a computer screen. Success in our aims will provide a detailed understanding of how local spindle dynamics contribute to both declarative and procedural memory consolidation and inform the broader effort to understand how oscillatory activity during sleep consolidates memories. This work will also support the identification of effective sleep interventions for memory improvement in health and disease.
项目概要 在睡眠期间,我们的大脑保持活跃并表现出一系列未观察到的特征电信号 这些特征信号被认为是睡眠期间的基本事件。 本提案中描述的研究将利用大脑将信息组织到我们的记忆中。 颅内深度电极数据进一步加深了我们对人类记忆巩固的理解。 睡眠和记忆在我们的生活中发挥着重要作用,但人们对记忆是如何运作的却知之甚少 颅内数据的可用性提供了获得新见解的难得机会。 该提案中描述的研究将确定局部纺锤体在记忆巩固中发挥的作用。 纺锤体是脑电图中 11-16 Hz 振荡的瞬时爆发,它们的活动可以 作为心理健康状况和记忆相关病理和表现的独特生物标志物。 主轴曾经被认为是全球分布相对均匀的电事件 新皮质的理解因最近发现局部纺锤体仅限于特定大脑而变得复杂。 局部纺锤体在记忆巩固中的作用仍然是一个谜,目标 1 将决定局部纺锤体的作用。 主轴活动(如全局主轴活动)对获取与某项相关的新信息很敏感 已知在睡眠期间播放的与任务相关的声音可以重新激活相关的任务。 记忆,并在醒来后改善对这些记忆的回忆。 众所周知,睡眠期间会影响记忆的形成,这将使我们能够磨练和检查神经元 我们将研究与这些特定时刻相关的动态。 提示呈现后立即出现的动态与任务的改进有关。 数据不仅能让我们检测局部纺锤体,还能将它们与大脑深层结构的活动联系起来,比如 海马体被认为在睡眠介导的记忆巩固中发挥着关键作用。 采用与目标 1 相同的程序,但使用陈述性记忆任务,要求受试者 回忆一下计算机屏幕上呈现的各种物体的位置,我们的目标的成功将提供一个。 详细了解局部纺锤体动力学如何促进陈述性记忆和程序性记忆 巩固并为更广泛的努力提供信息,以了解睡眠期间的振荡活动如何巩固 这项工作还将支持识别有效的记忆睡眠干预措施。 健康和疾病的改善。

项目成果

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