Medição de mecanismos neurais subjacentes à consolidação da memória dependente do sono durante cochilos na primeira infância

Dada a prevalência do sono em nossa rotina diária, é importante entender sua função. Os estudos com este objetivo exigem a medida precisa do sono. A polissonografia (PSG) é a medida padrão-ouro do sono. PSG permite a medida objetiva, quantitativa do sono com definição temporal elevada e pode ser útil para a pesquisa e finalidades clínicas. PSG é uma combinação de gravações fisiológicas. No mínimo, uma montagem do PSG inclui as seguintes medidas: electroencefalografia (EEG), eletroculografia (EOG), e eletromiografia (EMG). Essas medidas avaliam os potenciais elétricos do cérebro, dos olhos e dos músculos, respectivamente, e permitem a classificação dos estágios do sono (ver Figura 1). Outras medidas, como eletrocardiografia (ECG), respiração e oximetria de pulso podem ser incluídas para identificar a presença de sono desordenado.

Figura 1: exemplo de colocação do eletrodo e descrição da atividade registrada via PSG. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

PSG permite que o sono seja caracterizado em quatro estágios distintos do sono: não-rápido movimento ocular (não-REM) estágio 1 (nREM1; 4 − 7 Hz), não-REM estágio 2 (nREM2; 12 − 15 Hz), e não-REM estágio 3 (mais comumente conhecido como sono de onda lenta [SWS]; 0.5 − 4 Hz), e movimento de olho rápido (REM dormir. nREM1 marca o início do sono, e é identificado com base no tônus muscular reduzido nas oscilações do EMG recodificação e da amplitude mista EEG em relação ao alfa observado na vigília de repouso. Isto é seguido por nREM2, que pode ser distinguido pela presença de fusos do sono (rajadas curtas da atividade da freqüência do Sigma; 11 − 16 hertz) e K-complexos (únicas lento-ondas que se destacam da atividade circunvizinha) no EEG. SWS caracteriza-se por oscilações de alta amplitude EEG distintas de frequência lenta. O sono REM caracteriza-se pela rápida atividade cerebral oscilatória de baixa amplitude muito semelhante àquela observada durante a vigília. Entretanto, o que distingue o sono do rem da vigília é que é caracterizado igualmente por movimentos de olho rápidos fásica (daqui o REM do moniker) e atonia do músculo. Ao longo de uma luta de sono, estágios do sono são experientes ciclicamente, a uma taxa de cerca de 90 min/ciclo.

O sono também segue o ritmo circadiano, com crises de sono ocorrendo em ciclos de 24 h. Tempo de sono e consistência podem influenciar a função do sono e também são importantes para avaliar. Embora o PSG seja necessário para caracterizar estágios do sono, é demorado aplicar-se e conseqüentemente não ideal para avaliar ataques múltiplos do sono (por exemplo, noites múltiplas do sono, cochilos e sono da noite). Para isso, a actigrafia é benéfica. Actigraphy usa um acelerômetro tri-axial, tipicamente no pulso, para estimar o sono baseado na ausência de movimento. Embora a actigrafia não possa ser usada para caracterizar estágios do sono, mostrou ser confiável em detectar o início do sono e o início da vigília (incluindo a fragmentação do sono ou a vigília após o início do sono) em uma escala das populações dos infantes¹ aos adultos mais velhos² . Tanto o PSG quanto a actigrafia são métodos preferidos sobre as medidas de auto/pai-relatório. Auto/pais-relatório de medidas são fáceis de administrar e relativamente barato, no entanto, eles também estão sujeitos a viés e não-conformidade. Finalmente, vale a pena notar que esses métodos podem ser usados em combinação para capitalizar sobre os pontos fortes de cada um. Por exemplo, o PSG pode ser combinado com actigrafia e/ou self/pai-relatório para obter a qualidade do sono da noite assim como a verificação de quantidades do sono ou ciclos do sono-vigília, especial sobre durações longas (por exemplo, semanas ou meses).

Uma função de sono que tem ganhou interesse particular é a consolidação da memória dependente do sono, o processamento de memórias que os deixa mais fortes e menos vulneráveis à interferência³. Embora a consolidação da memória pode ter lugar durante a vigília em crianças⁴ e adultos⁵, há evidências substanciais de que a consolidação é reforçada durante o sono. Pesquisas passadas forneceram exemplos comportamentais de consolidação da memória dependente do sono, comparando alterações no desempenho da memória após um intervalo de sono (por exemplo, 8 PM − 8 AM) a alterações após um intervalo equivalente gasto acordado (por exemplo, 8 am − 8 PM). Em adultos, as memórias são protegidas⁶ ou mesmo reforçada⁷ após um intervalo de sono, enquanto as memórias normalmente decadência sobre um intervalo equivalente de vigília. Os controles têm sido empregados que dissociam as alterações de desempenho das influências circadianas^8,9,10. Por exemplo, benefícios semelhantes de sono são observados ao comparar o desempenho em um cochilo de meio dia para um período de vigília equivalente de meio dia⁹.

Embora o sono foi pensado uma vez para refletir um processo passivo, simplesmente protegendo memórias de decadência ou interferência, teorias modernas sugerem que o sono desempenha um papel mais ativo e realmente promove a memória^{através de} reativações^{11,12 ,13}. A sustentação para esta vem das correlações observadas entre medidas comportáveis da consolidação da memória sobre o sono (mudança na recordação da memória após o sono comparado a antes do sono) e aspectos específicos da fisiologia do sono. Para muitas tarefas de memória declarativa, a consolidação da memória está associada a aspectos do sono não-REM, especificamente medidas de SWS ou fusos de sono encontrados em nREM2 e SWS. Se o papel do sono era a proteção passiva da interferência, tal correlação não seria esperada; rather uma correlação entre o tempo adormecido (não obstante a fase do sono) e o desempenho seriam esperados, porque mais tempo adormecido forneceria mais proteção da interferência¹⁴.

O suporte adicional para a função ativa do SWS na consolidação da memória é evidente em estudos de reativação de memória direcionada. Nestes estudos, uma memória é aprendida no contexto de uma sugestão perceptivo, por exemplo um odor, e a recordação da memória é maior depois do sono se o CUE é reapresentado durante o sono, SWS no detalhe¹⁵. Embora o mecanismo subjacente seja debatido^16,17, uma teoria proeminente, teoria da consolidação de sistemas, sustenta que as memórias codificadas no hipocampo são estabilizaram no córtice embora diálogo hippocampal-neocortical. Especificamente, ondas lentas corticais e fusos de sono, ocorrendo em conjunto com ondinhas hipocampais associadas à reativação da memória, suportam a transferência de memória³.

O papel do sono na consolidação da memória durante o desenvolvimento é menos claro. A primeira infância é um período de particular interesse como as crianças começam a transição de um bifásica (consistindo de um cochilo no meio do dia e uma luta de sono noturno) para um padrão de sono monofásico. Pesquisas recentes sugerem que essa transição pode refletir a maturação cerebral¹⁸. Este argumento é consistente com os dados empíricos que mostram mudanças desenvolventes no sono da noite (isto é, topografia da atividade de onda lenta) espelha aquele da maturação cortical¹⁹.

Embora existam várias manifestações comportamentais de consolidação dependente do sono durante a noite em crianças^20,21 e lactentes²², pesquisas sobre os fundamentos neurais da consolidação da memória com sono no meio do dia são apenas começando a ser investigado. No trabalho inovador examinando o papel de cochilos no meio do dia na memória em crianças pré-escolares, cochilos foram mostrados para proteger memórias de informações recentemente aprendidas, enquanto a memória foi reduzida (por ~ 12%) Quando as crianças permaneceram acordadas durante o intervalo de cochilo²³. Este “benefício da sesta” era o mais grande nas crianças que napped habitualmente (isto é, 5 ou mais vezes por a semana como medido com actigraphy) não obstante sua idade. Ao gravar PSG durante o cochilo, a alteração no desempenho da memória em todo o período de NAP foi encontrada especificamente associada à densidade do fuso do sono (o número de fusos de sono por minuto de nREM), sugerindo que a qualidade da sesta (não quantidade) foi um fator crítico na promover a retenção de memória (ver a secção de resultados representativos).

Este estudo destaca o significado do PSG em explorar as relações entre sono e memória durante o desenvolvimento. Aponta para a importância de caracterizar o sono macro-(estágios do sono) e micro-(qualidades desses estágios, tais como frequências e a presença de eixos) estruturas durante cochilos para consolidação da memória. Destaca também a importância da avaliação dos ritmos do sono (caracterizando crianças como Nappers habituais ou não habituais). Embora o nosso trabalho caracterizou a função de cochilos na aprendizagem visuoespacial (e mais recentemente emocional²⁴ e processual²⁵ aprendizagem), muitas questões permanecem. Por exemplo, será importante examinar outras tarefas de memória declarativa para avaliar a generalização desses achados e avaliar as tarefas usadas em salas de aula pré-escolares para compreender parâmetros específicos (por exemplo, quantidade de benefício de NAP em relação à aprendizagem) para tarefas ecologicamente válidas. Trabalhos adicionais também serão necessários para entender quando o Wake é suficiente para a consolidação da memória. Assim, nosso objetivo é desmistificar o processo de medição do sono e da consolidação da memória dependente do sono em crianças. Nós fornecemos dicas práticas para examinar o benefício de uma soneca da tarde na memória declarativa em tipicamente desenvolvendo pré-escolares (aproximadamente 3 a 4 anos de idade) usando uma tarefa de memória visuoespacial computadorizada, bem como métodos para avaliar a habitualidade da sesta usando a fisiologia da actigrafia, do pai-relatório, e da sesta usando PSG. Embora estes métodos fossem desenvolvidos para crianças da idade pré-escolar que cochilam com freqüência variando, estes métodos podiam ser adaptados a toda a faixa etária.