Izguba spanja moti nevronski podpis uspešnega učenja, 2. del

Materiali in metode

Udeleženci

Devetinpetdeset udeležencev (32 žensk, povprečna ± standardna deviacija [SD] starost=20.10 ± 1,80) je bilo izbranih prostovoljno in so opravili predhodno sejo (glejte spodaj).

Standardni odklon je statistično merilo disperzije porazdelitve podatkov. Spomin se nanaša na sposobnost človeških možganov, da si zapomnijo informacije. Zdi se, da to dvoje nima veliko korelacije ali povezave, vendar obstaja določena povezava med njima. Oglejmo si ga skupaj.

Najprej moramo vedeti, da lahko standardna deviacija odraža stopnjo razpršenosti porazdelitve podatkov. To pomeni, da če je standardni odklon nabora podatkov večji, bo tudi stopnja razpršenosti tega nabora podatkov večja, kar pomeni, da bo razlika med podatki večja. velik. Spomin zahteva vrsto procesov, kot so možgansko zaznavanje, razumevanje, kodiranje, shranjevanje in iskanje informacij. Ker spomin zahteva, da možgani obdelajo te informacije, lahko informacije, če so same po sebi relativno diskretne, povzročijo nezadovoljivo delovanje spomina.

Drugič, standardni odklon lahko odraža tudi stabilnost in zanesljivost podatkov. Če je standardni odklon podatkov manjši, potem bo tudi varianca tega niza podatkov manjša in tudi razlika med podatki bo manjša. V tem primeru sta zanesljivost in stabilnost podatkov višji. To naj bi imelo tudi določeno povezavo s spominom. Če ima človek dober spomin, mora biti njegova sposobnost obdelave informacij razmeroma stabilna, kar pomeni, da bo bolj natančna in zanesljiva pri obdelavi informacij, zato bo njegov spomin relativno dober.

Če povzamemo, čeprav se zdi, da standardna deviacija in spomin nimata velike korelacije, med njima obstaja določena povezava. Če so podatki pri obdelavi preveč diskretni, se lahko informacije izgubijo in pozabijo. Če so podatki bolj stabilni, bo obdelava informacij natančnejša in zanesljivejša, kar zagotavlja boljšo zaščito spomina ljudi. Zato se moramo osredotočiti na vadbo našega spomina in izboljšanje stabilnosti in zanesljivosti našega spomina z izboljšanjem naših kognitivnih sposobnosti in sposobnosti obdelave informacij.

Kliknite Know za izboljšanje kratkoročnega spomina

Po predhodni seji je bilo 10 udeležencev izključenih, ker niso izpolnjevali kriterija uspešnosti, 1 udeleženec pa je bil izključen, ker ni izpolnjeval študijske zahteve, da je materni govorec angleščine. Med tistimi posamezniki, ki so izpolnjevali merilo uspešnosti predhodne seje, se je 18 udeležencev umaknilo, ker se niso mogli posvetiti glavnemu urniku študija.

Velikost našega končnega vzorca je bila n=30 udeležencev (17 žensk, povprečna starost ± SD, 20,10 ± 1,65), od katerih je vsak izpolnil tako pogoje spanja kot pomanjkanja spanja (vrstni red uravnotežen, glejte sliko 1a). Po standardnih postopkih v našem laboratoriju (Ashton et al. 2019; Strachan et al. 2020; Harrington, Ashton, Ngo et al. 2021; Harrington, Ashton, Sankarasubramanian et al. 2021) so bili udeleženci pozvani, naj se vzdržijo kofeina in alkohola 24 ur oziroma 48 ur pred vsako sejo študije. Udeleženci niso poročali o zgodovini spanja ali psihiatričnih motenj.

Pisno informirano soglasje je bilo pridobljeno od vseh udeležencev v skladu z zahtevami Odbora za raziskovalno etiko Oddelka za psihologijo na Univerzi v Yorku. Udeleženci so po zaključku študije prejeli 100 funtov nadomestila.

Statistična moč je bila izračunana pred zbiranjem podatkov z uporabo velikosti učinka d=0,56 iz Ashton et al. (2020). Ta velikost učinka je bila pridobljena s testom seznanjenih vzorcev, ki je primerjal pozabljanje po noči spanja ali popolno pomanjkanje spanja. Na podlagi te velikosti učinka je naš predhodno registrirani vzorec n=30 udeležencev zagotovil 83,7 % moči (alfa=0.05, 2-tailed).

Naloge in dražljaji

Vizuoprostorska naloga (glej sliko 1b) Sto slik nevtralnih prizorov je bilo vzetih iz sistema International Affective Picture System (Langet al. 2005) in Nencki Affective Picture System (Marchewka et al. 2014). Te so bile razdeljene v 2 niza po 50 slik za uporabo v pogojih spanja in pomanjkanja spanja (dodelitev nabora slik stanju je bila protiutež). Vizuoprostorska naloga je bila razdeljena na 3 faze:

Trening I: pasivno gledanje

Vsaka od 50 slik je bila predstavljena na naključno izbrani lokaciji na ozadju mreže (čas osvetlitve=3 s, interstimulusni interval [ISI]=1 s). Udeležencem je bilo naročeno, naj si poskusijo zapomniti lokacije slik za poznejši preizkus. Vrstni red predstavitve slik je bil naključen.

Usposabljanje II: aktivno gledanje

Vsaka slika se je pojavila v središču mreže in udeleženci so jo premaknili na lokacijo, za katero so verjeli, da se je pojavila ob pasivnem gledanju. Slika se je nato znova pojavila na svojem pravilnem mestu in služila kot povratna informacija.

To se je nadaljevalo, dokler niso bile postavljene vse slike<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.

Test

Preizkusna faza je potekala po enakih postopkih kot en krog aktivnega gledanja z izjemo, da ni bila zagotovljena nobena povratna informacija. Opravljeni so bili trije testi (takojšnji, odloženi in kontrolni).

Naloga seznanjenih sodelavcev (glej sliko 1c)

Dvesto slik naravnih in umetnih predmetov na belem ozadju je bilo vzetih iz Konkle et al. (2010) in spletnih virov. Ti so bili razdeljeni v 2 sklopa po 100 predmetov (50 naravnih in 50 umetnih) za uporabo v pogojih spanja in pomanjkanja spanja (dodelitev nabora predmetov stanju je bila uravnovešena).

Tristo pridevnikov (150 pridevnikov na pogoj, dodelitev protiutež) je bilo vzetih iz Cairney, Guttesen et al. (2018). Znotraj vsakega pogoja je bilo 100 pridevnikov naključno izbranih kot tarče, preostalih 50 pa kot folije.

Pridevnik seznanitev

Vsak od 100 ciljnih pridevnikov je bil predstavljen 3 sekunde. Udeležencem je bilo naročeno, da ocenijo, kako pogosto bodo uporabili posamezen pridevnik v pogovoru na lestvici od 1–9 (1=nikoli, 5=včasih in {{ 6}} pogosto) v dodatnih 4 s (ISI s fiksacijskim križcem=1.5 s ± 100 ms). Vrstni red predstavitve pridevnikov je bil naključno izbran.

Spoznavanje slike

Vsaka od 100 slik (50 naravnih in 50 umetnih predmetov) je bila predstavljena 3 s. Udeležencem je bilo naročeno, naj si predstavljajo interakcijo z vsakim predmetom in ga nato v dodatnih 4 s kategorizirajo kot naravnega ali umetnega (ISI s fiksacijskim križcem=1,5 s ± 100 ms). Vrstni red predstavitve slik je bil naključen.

Učenje

Pri vsakem poskusu so bili udeleženci za 4,5 sekunde predstavljeni s pridevnikom in sliko iz vsake od predhodnih faz seznanitve. Naročeno jim je bilo, naj si za prihodnji test zapomnijo zvezo pridevnik-podoba. Za olajšanje e-učenja so bili udeleženci naprošeni, naj v mislih ustvarijo zgodbo ali ormentalno podobo, ki je vključevala medsebojno delovanje pridevnika in podobe v celotnem trajanju preizkusa, in nato v dodatnih 4 sekundah to povezavo ocenijo kot realistično ali bizarno.

Daljši ISI 5 s (±100 ms) je bil uporabljen za lažjo analizo podatkov EEG, pridobljenih med učenjem podobe pridevnika (to je vključevalo 2-vrstico napredovanja, ki so ji sledile 3 s fiksacije). Vrstni red seznanjanja slik pridevnika je bil naključen.

Preizkus

Vsak od 150 pridevnikov (100 iz učenja in 50 nevidnih) je bil predstavljen 3 s. Udeležencem je bilo najprej naročeno, da v dodatnih 10 sekundah navedejo, ali je pridevnik star ali nov. Povratne informacije o točnosti (pravilno/nepravilno) so bile nato zagotovljene 1 s.

Za pravilne stare odgovore so udeležencem predstavili 4 slike (vse so bile videne med učenjem) in morali so v 10 sekundah navesti, katera slika je bila povezana s pridevnikom.

Udeleženci so nato v 10 sekundah ocenili, kako samozavestni so bili v svojem odgovoru na lestvici od 1 (neprepričan) do 4 (zelo samozavesten). Za nepravilne stare odzive ali nove odgovore so udeleženci takoj prešli na naslednje preskušanje (ISI s fiksacijskim križcem=1.5 s ± 100 ms). Vrstni red predstavitve pridevnikov je bil naključno izbran.

Naloga psihomotorične čuječnosti

Naloga psihomotorične čuječnosti (PVT) je bila pridobljena od Khitrov et al. (2014) (bhsai.org/downloads/pc-pvt). Udeležencem je bilo naročeno, naj odgovorijo, ko se na zaslonu prikaže digitalni števec (ISI=2–10 s). Udeleženci so prejeli povratne informacije o svojih odzivnih časih in naloga je trajala 3 minute.

Postopek

Predhodna seja

Udeleženci so pred vstopom v glavno študijo opravili predhodno oceno spomina. Naučili so se 180 pomensko povezanih besednih parov (npr. "Horizon–sonce") in bili takoj testirani s postopkom priklica z namigi. Udeleženci, ki so dosegli med 50 % in 95 %, so bili povabljeni nazaj v glavni poskus. To je zagotovilo, da udeleženci verjetno ne bodo delovali na tleh ali stropu v vizualno-prostorskih testih in testih parov v glavni študiji.

Seja 1: Večer

Udeleženci so prihajali med 20.30 in 22.00 uro. V stanju spanja (prejšnji prihodi) so bili udeleženci takoj nastavljeni na nočno spremljanje EEG. Udeleženci so študijo začeli z izpolnjevanjem Stanfordove lestvice zaspanosti (SSS; Hoddes et al. 1973), PVT ter nato fazo usposabljanja in takojšnjega testiranja vizualno-prostorske naloge.

Interval čez noč

V stanju spanja so udeleženci šli spat ob ~23.00 in so bili prebujeni ob ~7.00 (s čimer so dosegli ~8 ur spanja, ki ga spremlja EEG). V stanju pomanjkanja spanja so udeleženci ostali budni vso noč pod nadzorom raziskovalca. Med obdobjem pomanjkanja spanja so udeleženci prejeli osvežilne pijače in jim je bilo dovoljeno igrati igre, gledati filme ali opraviti nalogo.

Ker je bil naš vzorec večinoma sestavljen iz univerzitetnih študentov in bi bilo zaradi pomanjkanja spanja čez noč izgubljeno precejšnje število dnevnih ur študija, smo se odločili, da udeležencem omogočimo dokončanje tečajev, da bi olajšali zaposlovanje.

Pomembno je, da so bile vse dovoljene dejavnosti ocenjene kot primerne, ker niso bile konceptualno povezane z gradivi, ki so se jih udeleženci naučili prejšnji večer (tj. asociacije objekt-lokacija) ali se bodo naučili naslednje jutro (tj. pari pridevnik-podoba).

Seja 2: Jutro

Udeleženci v stanju pomanjkanja spanja so bili priključeni na spremljanje EEG (to ni bilo potrebno za stanje spanja, saj so bile elektrode že pritrjene prejšnjo noč). Udeleženci so nato opravili še en krog SSS in PVT ter še en (zakasnjen) vizualno-prostorski test.

Nato so udeleženci izvedli faze seznanjanja z nalogo seznanjenih sodelavcev, preden so zaključili fazo učenja seznanjenih sodelavcev z EEG spremljanjem. Udeleženci niso dobili nobenih izrecnih navodil o tem, kaj naj naredijo (npr. kdaj naj gredo spat) v 48--urnem intervalu pred 3. sejo.

Seja 3: Nadaljevanje

Udeleženci so se vrnili 48 ur po 2. seji (s čimer so omogočili obnovitveni spanec v stanju pomanjkanja spanja) in zaključili zadnji krog SSS in PVT. Nato so izvedli test parov in končni (nadaljevalni) vizualno-prostorski test.

Oprema

Eksperimentalne naloge

Vse naloge so bile izvedene na računalniku z operacijskim sistemom Windows, odgovori udeležencev pa so bili posneti s tipkovnico ali miško. Vizualno-prostorska naloga je bila implementirana v predstavitveni različici 14.1 (Neurobehavioral Systems, Inc.) in naloga seznanjenih sodelavcev je bila implementirana v Psychtoolbox 3.0.13(Brainard 1997; Pelli 1997; Kleiner et al. 2007) in MATLAB 2019a ( MathWorks, Inc.).

Elektroencefalografija

Posnetke EEG so izvajali z 2 sistemoma Embla N7000 in 1 sistemom Embla NDx s programsko opremo REMLogic 3.4. Embla NDx je bila pridobljena ob nadgradnji našega laboratorija za spanje iz 2- v 3-spalnico (N7000 ni bilo več na voljo za nakup).

Za vse razen 3 udeležence je bil uporabljen isti sistem EEG v pogojih spanja in pomanjkanja spanja. Pozlačene elektrode so bile pritrjene na lasišče v skladu z mednarodnim 10-20 sistemom na frontalni (F3 in F4), centralni (C3 in C4), parietalni (P3 in P4) in okcipitalni (O1 in O2) lokaciji in so bile navedene na povezane mastoide.

Leva in desna elektrookulografska elektroda sta bili pritrjeni, tako kot elektromiografske elektrode na mentalis in submentalno obojestransko, ozemljitvena elektroda pa je bila pritrjena na čelo. Dodatna referenčna elektroda je bila nameščena na Cz za sistem NDx. Zagotovili smo, da imajo vse elektrode priključno impedanco<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). 

Vse elektrode, ki so padle nad ta prag, so bile zamenjane in ponovno preverjene. Vsi spletni signali so bili digitalno vzorčeni pri 200 Hz (N7000) ali 256 Hz (NDx, znižano na 200 Hz med predprocesiranjem).

Aktigrafija

Udeleženci so ves čas študije nosili zapestne naprave za aktigrafijo (Actiwatch 2, Philips Respironics, Združene države), da smo lahko spremljali njihov spanec, ko so bili zunaj laboratorija

For more information:1950477648nn@gmail.com