脑区估计可以刺激以减少睡眠剥夺的认知缺陷
纽约 - 哥伦比亚大学医学中心研究团队已经发现，刺激特定的大脑区域如何有助于避免与延长睡眠剥夺相关的工作记忆中的赤字。
Brain Region Affected by Sleep Deprivation Identified Working memory is a specific form of short-term memory that relates to the ability to store task-specific information for a limited timeframe, e.g., where your car is parked in a huge mall lot or remembering a phone number for few seconds before writing it down. It has long been established that cognitive performance, such as working memory, declines with sleep deprivation. “We are excited about the possibilities of using brain stimulation to improve cognitive function,” said Bruce Luber, Ph.D., lead author of the paper and an instructor in clinical psychiatry at Columbia University College of Physicians & Surgeons and the New York State Psychiatric Institute. “We recently published a study 1 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，我们能够非侵入性地操纵一个通过成像识别的大脑网络，利用重复性经颅磁刺激（rTMS）部分修复睡眠剥夺的影响，rTMS已经在治疗抑郁症和其他疾病方面显示出了希望，"Sarah H.Lisanby博士说，她是这项研究的资深作者，也是DARPA资助这项研究的联合首席研究员。Lisanby博士是哥伦比亚大学内科医生和外科医生学院以及纽约州精神病研究所临床精神病学副教授兼脑刺激和治疗调节部主任密苏里学院。
“这些调查结果对更好地了解老年人的认知下降神经基础具有重要意义。本研究中使用的RTMS可能是有用的探索和治疗因老化和神经病理学而探讨和治疗认知缺陷，“Yaakov Stern，Ph.D.是Taub Institute的临床神经心理学教授的临床神经心理学教授研究on Alzheimer’s Disease and the Aging Brain and the Gertrude H. Sergievsky Center at Columbia University Medical Center. Dr. Stern was principal investigator of the DARPA grant.
调查结果于2008年1月17日在线上发表在脑皮质;本文将在即将举行的杂志上发表。
这项研究旨在通过影响网络中关键脑区的表达来测试睡眠剥夺网络
在先前的研究2中，调查人员确定了在工作记忆任务的性能期间活跃的脑区域的睡眠剥夺网络。睡眠剥夺后，该网络的表达减少。他们还发现在睡眠剥夺和工作记忆任务中较差的睡眠剥夺和较差的性能之间的表达之间的关系。
在这项研究中，15名年轻健康的受试者经历了48小时的睡眠剥夺。工作记忆通过字母识别测试进行测试，称为延迟匹配样本（DMS）在这项任务中，受试者必须尽快回忆起一个字母是否包含在他们刚刚看到的一组字母中。受试者在睡眠剥夺前和睡眠剥夺期结束时的功能磁共振会议期间执行这项任务。
研究人员使用重复的经颅磁刺激（RTMS）来测试在睡眠剥夺期间在先前识别的网络中刺激三个脑区，可以提高工作记忆任务的性能。RTMS管理到特定脑区域的快速磁脉冲序列。
结果表明，在左侧枕外侧皮质（功能磁共振成像（fMRI）识别的大脑网络的突出部分）上方的一个部位进行刺激，可以减少睡眠引起的反应时间减慢，但不会相应降低准确性。这种表现的改善在那些在睡眠剥夺后大脑网络表达减少最多的人身上表现得最为显著。
“除了扩大对老年人的认知下降的理解外，这些发现还可能对治疗睡眠剥夺的新方法有影响，这是士兵，卡车司机和夜班工人的普遍问题，这可能导致工作受损和事故，“斯特恩博士说。
“认知储备”因个体而异
随着年龄的增长，老年人在经历认知缺陷的程度上表现出广泛的个体差异。Stern博士于2002年首次提出了一个解释这些差异的假设，此后被全世界的神经科学家采用，称为认知储备。认知储备理论表明研究表明，一些人能够更好地应对与年龄相关的或其他神经病变，因为他们可以调用更多的神经资源。
目前的这些发现与认知储备的概念一致，因为一些参与者由于睡眠剥夺而在工作记忆表现上遭受更大的缺陷，而其他参与者则受影响较小。这些易感性差异与大脑网络的不同表达有关。
这表明，睡眠剥夺网络的活动表现出神经储备的特性，即网络中更大的容量或效率允许某些个体在睡眠剥夺时保持表现。此外，这些结果表明，rTMS能够在某种程度上增强那些无法维持表现的人的网络活动，人为地促进神经储备。
这项研究得到了美国国防部中央研发机构国防高级研究计划局（DARPA）的资助。
1 Luber B，Kinnunen LH，Rakitin BC，Ellsasser R，Stern Y，Lisanby Sh。2007.使用RTMS刺激前导的工作记忆任务中的绩效促进性能：频率和时间依赖的效果。大脑res 1128：120-129。
2 Habeck C，Rakitin BC，Moeller J，Scarmeas N，Zarahn E，Brown T，Stern Y. 2004.睡眠剥夺对延迟匹配对样品延迟匹配的表现的事件相关的FMRI研究。Cogn Brain Res 18：306-321。]
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