研究人员刺激大脑区域,防止睡眠不足

哥伦比亚大学医学中心的一个研究小组发现了对特定大脑区域的刺激如何有助于避免与长期睡眠剥夺有关的工作记忆缺陷。

工作记忆是短期记忆的一种特殊形式,它与在有限的时间范围内存储特定任务信息的能力有关,例如,您的汽车停在巨大的购物中心内或在写之前记住电话几秒钟下。早已确定,诸如睡眠等认知能力会随着睡眠不足而下降。

论文的主要作者,哥伦比亚大学内科学院临床精神病学讲师Bruce Luber博士说:“我们对使用脑刺激改善认知功能的可能性感到非常兴奋。”&外科医生和纽约州精神病学研究所。 “We recently published a study in which we were able to improve the working memory performance of young adults for the first time and this new study extends our findings.”

“在这项研究中,我们能够通过重复性经颅磁刺激(rTMS)来无创地操纵通过影像学鉴定的大脑网络,以部分补救睡眠剥夺的影响,该方法已经显示出在治疗抑郁症和其他疾病中的前景,”这项研究的高级作者,DARPA的共同负责人Sarah H. Lisanby博士说。 Lisanby博士是哥伦比亚大学医学院的临床精神病学副教授兼脑刺激和治疗调节部门主任&外科医生和纽约州精神病学研究所。

这些发现对更好地理解老年人认知功能下降的神经基础具有重要意义。这项研究中使用的rTMS可能潜在地在探索和治疗一般由于衰老和神经病理学引起的认知缺陷中发挥作用。”哥伦比亚大学医学中心研究阿尔茨海默氏病和大脑老化以及Gertrude H.Sergievsky中心。斯特恩博士是DARPA赠款的首席研究员。

研究结果于2008年1月17日在线发表在《大脑皮质》杂志上;该论文将在即将发行的期刊上发表。

通过影响网络中关键大脑区域的表达来测试睡眠剥夺网络的研究

在先前的研究中,研究人员确定了在执行工作记忆任务期间活跃的大脑区域的睡眠剥夺网络。睡眠剥夺后该网络的表达降低。他们还发现睡眠剥夺后该网络的表达减少与工作记忆任务的性能较差之间存在关联。

在这项研究中,有15名年轻健康受试者经历了48小时的睡眠剥夺。工作记忆是使用字母识别测试来测试的,该测试被称为延迟匹配样本(DMS)任务,在测试中,受试者必须尽快回想一下他们刚刚看过的一组字母中是否包含一个字母。在睡眠剥夺之前和睡眠剥夺期结束时,参与者在功能磁共振成像会议期间执行了此任务。

研究人员使用重复经颅磁刺激(rTMS)来测试在睡眠剥夺期之后对先前确定的网络中的三个大脑区域进行刺激是否可以改善工作记忆任务的性能。 rTMS对特定的大脑区域执行快速的电磁脉冲序列。

结果表明,在左侧枕叶皮质上方的位置(通过fMRI识别的大脑网络的重要部分)进行刺激会导致睡眠引起的反应时间缩短,而准确性没有相应降低。在睡眠剥夺后脑网络表达下降最大的那些个体中,这种表现的改善最为明显。

“除了扩大我们对老年人认知能力下降的理解外,这些发现还可能对治疗睡眠剥夺的新方法产生影响,这是士兵,卡车司机和夜班工人普遍存在的问题,可能导致工作受损和事故。”斯特恩博士说。

个人之间的“认知储备”有所不同

老年人随着年龄增长而出现认知缺陷的程度表现出广泛的个体差异。解释这些差异的一种假设最早由Stern博士于2002年提出,此后已被全世界的神经科学家采用,被称为认知储备。认知储备理论表明,某些人能够更好地应对与年龄有关的疾病或其他神经病理学问题,因为他们可以要求更多的神经资源。

这些目前的发现与认知储备的概念有关,因为一些参与者由于睡眠不足而遭受更大的工作记忆表现不足,而其他参与者的影响则较小。这些敏感性差异与脑网络的差异表达有关。

这表明睡眠剥夺网络的活动表现出神经储备的特性,其中网络中更大的容量或效率允许某些人面对睡眠剥夺而保持表现。而且,这些结果表明,rTMS能够以某种方式增强那些无法保持性能的人的网络活动,从而人为地促进了神经储备。



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