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近期系列研究揭示老年人睡眠以及睡眠认知功能的改变机制

发布时间:2020-09-29 来源:本站原创 作者:本站编辑   浏览次数:

睡眠作为一种自发的周期性状态,约占人一生三分之一的时间。睡眠过程中机体的意识暂时中断,与外界刺激的隔绝使睡眠成为机体复原,信息整合和记忆巩固的重要环节。随着年龄的增加,老年人的认知功能逐渐下降,与此同时,老年人的睡眠问题也越来越突出。二者的关系也越来越受到研究者的关注。近期,喻婧教授团队发表系列论文从睡眠老化与记忆、决策以及病理性老化的睡眠改变机制三个方面对老年人睡眠以及睡眠认知功能的改变机制进行了阐释。

?   老年人睡眠依赖性情绪记忆的改变

虽然老年人陈述性记忆巩固的睡眠促进作用受损,但睡眠依赖性情绪记忆的改变机制尚不明确。研究招募了60名年轻被试与60名老年被试,并将他们随机分配到睡眠与清醒两个实验条件。被试需完成一项视觉-空间联想记忆任务,要求他们记住情绪图片的内容与位置,12小时(清醒/睡眠)间隔后进行再认任务。实验采用正确率与漂移扩散模型的漂移率作为指标,探究不同年龄组正性、中性与负性刺激图片的记忆巩固受睡眠的调节作用。


1. 情绪图片12小时间隔前后测的漂移率。(a)漂移率示意图。(b)前测阶段情绪图片的漂移率无效价或条件差异。(c)后测阶段情绪图片的漂移率具有年龄*条件*效价的三重交互作用,表现为睡眠增加了年轻组负性情绪图片的记忆,而在老年组中睡眠选择性巩固了正性情绪图片记忆。YW,年轻清醒组;YS,年轻睡眠组;OW,老年清醒组,OS,老年睡眠组。

实验结果表明,睡眠对情绪信息的巩固存在年龄差异。传统的正确率分析发现睡眠可以增强图片的位置记忆,但与效价和年龄无关。进一步采用漂移扩散模型的漂移率分析发现,睡眠巩固了年轻人的负性情绪图片记忆,而在老年组中睡眠选择性巩固了正性情绪图片记忆(如图1所示)。该研究近期在Neurobiology of Learning and Memory期刊(SSCI一区)发表,论文的第一作者为研究生宦盛茵。

?   睡眠促进经验性决策的老化效应

经验性决策是指个体通过重复选择与反馈获得选项的收益分布信息后进行的决策,对反馈信息的加工及学习在经验性决策中至关重要。最近几项研究发现睡眠对年轻人的经验性决策有促进效应,考虑到老年人在经验性决策任务中往往采用与年轻人不同的策略,目前尚不清楚这种促进效应是否也在老年人中存在。研究共招募68名年轻被试及70名老年被试,并将他们随机分配到睡眠及清醒条件组。实验包括前测及后测两个阶段,两个阶段之间间隔12小时,被试在每个阶段都需要完成爱荷华博弈任务。

2. (a) 反馈敏感性的前后测变化;(b)损失厌恶的前后测变化。YW,年轻清醒组;YS,年轻睡眠组;OW,老年清醒组,OS,老年睡眠组。

传统行为学结果显示年轻被试在后测中的任务表现比老年被试进步更大,但睡眠/清醒条件并不存在显著差异。由于爱荷华博弈任务涉及复杂的认知加工过程,我们进一步使用强化学习模型对被试的行为表现进行拟合,以期通过模型参数拆解并量化其中涉及的认知过程。结果显示睡眠促进了年轻被试及老年被试对结果反馈的敏感性,同时促进了老年被试的损失厌恶。研究结果表明睡眠对经验性决策任务表现的促进效应是通过促进对反馈结果价值的表征实现的,而这种调节效应在老年被试与年轻被试中存在差异(如图2所示)。该研究近期在Nature and Science of Sleep期刊(SCI2109 IF=4.375)在线发表,论文第一作者为研究生彭学睿。

?   阿尔兹海默患者睡眠纺锤波的改变

越来越多的证据支持睡眠障碍与阿尔茨海默症(AD)病理之间存在双向关系。在各种睡眠脑电活动中,作为一种特殊的脑电节律,睡眠纺锤波可能会成为阿尔茨海默症的生物标志物。我们从神经心理学的角度出发,通过系统地查阅近期文献,探讨睡眠纺锤波与AD相关痴呆之间的关系。总体而言,AD患者的睡眠纺锤波特征:密度、振幅、持续时间和频率均发生病理性改变。另外,AD患者的睡眠纺锤波与慢波振荡之间的功能耦合也随病理发展而降低。

3.a)睡眠纺锤波的特征;(bAD相关痴呆的睡眠纺锤波变化。

我们的综述和比较表明,纺锤波的密度比频率对与AD相关痴呆更敏感,快纺锤波比慢纺锤波对与AD相关痴呆更敏感,同时纺锤波的可塑性为定向干预提供了可能性(如图3所示)。总之,睡眠纺锤波的定量和定性特征代表了非侵入性和高性价比的阿尔茨海默症生物标志物,也为AD的治疗和公共卫生健康提供了启示。该项工作近期在Sleep Medicine期刊(SCI2019 IF=3.038)发表,论文第一作者为硕士研究生翁媛媛。

上述工作得到国家自然科学基金项目(31971007, 31971028),教育部人文社会科学研究规划基金(17YJA190015),以及中国科学院心理健康重点实验室开放课题重点项目(KLMH2019K02)资助。

 

论文信息:

1. Huang, S. Y.(宦盛茵), Liu, K. P.(刘鲲鹏), Lei, X.(雷旭), & Yu, J.(喻婧)* (2020) Age-related emotional bias in associative memory consolidation: The role of sleep. Neurobiology of Learning and Memory, 171, 107204. doi: 10.1016/j.nlm.2020.107204

2. Peng, X. R.(彭学睿), Liu, Y. R.(刘云瑞), Fan, D. Q.(樊东琼), Lei, X.(雷旭), Liu, Q. Y., (刘泉影)* & Yu, J.(喻婧)* (2020) Deciphering age differences in experience-based decision-making: The role of sleep. Nature and Science of Sleep, 2020:12, 679-691. doi.org/10.2147/NSS.S272176

3. Weng, Y. Y.(翁媛媛), Lei, X.(雷旭), & Yu, J.(喻婧)* (2020) Sleep spindle abnormalities related to Alzheimer’s disease: A systematic mini-review. Sleep Medicine, 75, 37-44. doi.org/10.1016/j.sleep.2020.07.044


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