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Kristine a . Wilckens柯克·埃里克森,马克·e·惠勒, ”与年龄相关的下降控制检索:PFC和睡眠的作用”,神经可塑性, 卷。2012年, 文章的ID624795年, 15 页面, 2012年。 https://doi.org/10.1155/2012/624795
与年龄相关的下降控制检索:PFC和睡眠的作用
文摘
与年龄相关的认知障碍通常包括检索记忆困难,尤其是那些依赖于执行控制。在本文中,我们讨论的影响前额叶皮层记忆检索,和特定的记忆过程与成年期后期下降的前额叶皮层。我们得出这样的结论:preretrieval过程与准备记忆判断受损,导致更多地依赖postretrieval流程。这是一致的认为障碍在执行控制明显导致赤字控制检索。最后,我们讨论睡眠与年龄相关的变化作为一个潜在的机制,有助于在执行控制缺陷,对检索效率很重要。睡眠文献指出,恢复慢波睡眠的重要性,前额叶皮层的功能。鉴于慢波睡眠显著下降随着年龄的增长,我们假设与年龄相关的变化在慢波睡眠可以调解与年龄相关的执行控制下降,展现一个健壮的赤字控制记忆提取过程。干预措施,如体育活动,改善睡眠可以有效的方法提高控制记忆过程后期的生活。
1。介绍
与年龄相关的认知障碍通常包括执行控制下降的关键战略控制记忆检索(1- - - - - -4]。体积的研究表明,前额叶皮层(PFC)介导的萎缩下降与年龄相关的执行控制(5,6]。执行控制的障碍包括困难选择相关和抑制无关信息和行为,和困难监测和更新信息(7,8]。此外,白质老年人尤其损害前的大脑区域。这已被证明与白质病变(9)以及白质完整性评估使用扩散张量成像(DTI) [10- - - - - -12]。这样的白色物质分解破坏额和其他皮层区域之间的连接,最终影响执行控制。这些PFC的变化往往表现在一系列认知任务包括内存检索(3,13,14]。鉴于下降记忆可以在老年人特别虚弱,决定因素导致PFC下降是至关重要的。睡眠中断在老年人的患病率15- - - - - -17对认知[]及其负面影响18,19)表明,睡眠可能发挥重要作用的程度老年人展览PFC功能下降,反过来,记忆检索。这个模型的一个引人注目的含义是,改善睡眠不足对健康老年人可能导致改善PFC功能,反过来,记忆。
2。执行控制和控制检索:PFC的角色
考虑到大量信息存储在内存中,成功的目标导向记忆检索取决于执行控制竞争中选择合适的记忆表征(14,20.,21]。记忆障碍已被证明与任务干扰在检索(22- - - - - -24),这表明某种程度的控制是必需的。PFC的关键作用在执行控制记忆检索已经证明两个检索的动物模型(25- - - - - -27)和额叶损伤患者的神经心理学研究[28- - - - - -32]。补充证据来自健康的年轻成年人的神经影像学研究,期间一直显示PFC的参与记忆检索(21,22,28,33- - - - - -35]。具体来说,PFC被认为发挥行政控制下颞叶皮层检索存储记忆(25]。PFC-mediated记忆任务执行控制尤为重要,需要检索的细节和抑制竞争或干扰记忆(4,22,28,34- - - - - -36]。这些任务包括线索回忆,自由回忆,时间顺序记忆,和远程内存检索(37]。相比之下,PFC自动重要形式的记忆,比如那些用简单的测量项目识别任务(28,37,38]。因此,有不同的检索过程,不同行政级别的控制要求和对PFC的依赖。
3所示。控制检索和老化
让性能在不同的记忆任务提供证据表明,执行控制赤字可能部分基础的老年人的记忆缺失。老年人显示完整的识别记忆,一个相对自动检索过程,但详细的记忆提取依赖于PFC受损(4,33,39- - - - - -43]。这或许并不令人意外,因为大脑额叶完整性往往是影响衰老(6,44]。识别内存之间的这种与年龄相关的离解和详细的记忆可能是由不足PFC-mediated执行控制与约束记忆搜索和目标相关的细节。这个顺序老化之间的关系,PFC功能和执行控制,导致赤字控制检索如图1。
雅各布和他的同事们指出,年轻人更可能依赖于一个“早期选择“记忆检索策略,老年人更多依靠“后期调整”检索策略(2,43]。早期选择检索策略进行行政控制过滤助记信息检索通过选择相关信息和抑制无关信息(38]。这是有时被称为preretrieval处理。早期选择策略通常与接触有关的检索模式(图3(一个)),这是一个主音状态维护,确保刺激被视为情景记忆线索(45- - - - - -48),或作为检索定位,这也是主音状态在检索模式,刺激的加工不同取决于内容检索(23,45]。相比之下,可能涉及后期修正策略postretrieval处理,发生在检索的尾端,以弥补低效率preretrieval处理和涉及到编辑或阐述内容检索任务目标(2]。这也可能包括额外的检索尝试如果检索内容不足以决定一个内存(49,50]。Postretrieval处理往往取决于执行控制,尽管低效率的控制,在检索阶段后(51]。图2说明了一系列处理阶段导致内存决定反映出早期选择和后期调整路径。
(一)Preretrieval
(b)检索成功
(c) Postretrieval
神经成像研究揭示如何在执行控制赤字影响老年人的记忆。除了招聘PFC地区通常活跃记忆检索中年轻人,老年人也倾向于招募PFC地区通常不活跃的年轻学科。这种活动的模式被称为“非选择性”招聘(14]。虽然年轻人倾向于显示出强劲right-lateralized招聘的PFC在记忆提取,老年人往往也招募了PFC,经常显示一个整体降低PFC活动(52- - - - - -54]。一个假设是,这种非选择性招聘代表适当的分解执行控制皮质区域(14]。这个解释是由Colcombe et al。55)表明,非选择性PFC招聘老年人抑制任务绩效较差有关。抑制控制preretrieval所需处理期间控制记忆检索可能与衰老和改变导致记忆缺失。
老年人调查是否控制检索涉及preretrieval处理不足,Velanova et al。2)检查与年龄相关的差异控制检索使用功能性磁共振成像(fMRI)。Velanova和他的同事们发现,对于严重依赖执行控制的记忆任务,老年人表现出“非选择性增加招聘的额控制区域(与之前的报道一致52- - - - - -54])。这个研究还调查了血流动力学响应的时间属性检索的检索确定阶段额招聘。额激活老年人发病,测量血流动力学响应的滞后,在检索阶段相对较晚,在检索成功影响通常发现在顶叶皮层(56]。这些与年龄相关的变化额的血流动力学反应的发病地区支持的观点检索涉及的不同阶段处理导致了内存的决定。此外,观察额叶激活检索成功后开始发生影响在年长组表明老年人可能更依赖postretrieval处理与年轻人相比。
使用fMRI,露水et al。57]调查详细retrieval-related活动是否在内侧颞叶(MTL)也表现出早期晚班在老年人的检索处理。他们发现减少MTL活动准备详细的内存的判断,但后期活动增加老年人在检索阶段。此外,他们发现减少功能连通性之间的PFC和MTL在检索准备老年人相对年轻,暗示赤字PFC-MTL交互的详细的记忆检索。
一个与事件相关电位(ERP)研究Wolk et al。49]还发现证据支持该模型的认知老化。测试识别记忆,Wolk et al。49)检查早期旧/新效应(midfrontal和顶叶)通常与检索成功(图相关联3 (b))(见拉格和伦58]回顾早期的影响),后期旧/新效应(晚额效果)与postretrieval处理在年轻人和老年人(图3 (c))。与之前的研究,测试详细的记忆检索(59,60),识别记忆范式作为一种“公正”的检索,没有成功的详细的内存限制的判断。检索处理成功和不成功的检索细节反映出来。与年轻人相比,老年人早期显示减少检索成功的影响。然而,已故的正面效应,通常与postretrieval相关处理(49,61年- - - - - -65年),增加在年长组相对于年轻人。作者指出,这晚额效果可能增加额外的尝试检索后的初始复苏疲软的记忆痕迹,因为它发生在失败后进行早期成功检索效果(49,50,66年]。考试的正面效应在年长组表明,这种影响是最健壮的贫困表现,反映,这种模式的策略主要是明显在老年人记忆缺失。
应该注意的是,本研究测试识别记忆,这更自动记忆的过程,通常是幸免在老年人和少取决于PFC功能和执行控制。Postretrieval处理也已被证明能够从事项目和详细的识别记忆任务(51,67年,68年]。此外,一些ERP研究显示减少晚额影响老年人相对年轻(59,60),特别是细节的任务需要检索。一个可能的解释这些差异是老年人overrecruit PFC资源低水平的任务要求(69年),如在识别记忆任务。相反,年轻的成年人可能更适当地分配在认知要求检索任务执行控制(69年]。此外,如前所述,postretrieval处理可能反映了不同的过程(45,49,50,66年]。在某些检索条件,早期过滤不相干的助记信息可能不够,但是适当的信息仍然是恢复,所以postretrieval处理需要选择相关信息的检索内容记忆之前的决定。或者,当早期过滤不足,相关信息不是恢复,额外的检索需要尝试和反映在以后处理。后者的证据来自研究表明一个完整的后期额效果没有准确记忆判断(50]。因此,postretrieval处理的程度是必要的在年轻的成年人可能取决于任务的要求(49]。减少详细老年人记忆检索任务仅限于详细的内存时判断可能导致这些差异(49]。不管postretrieval处理的过程,上述研究结果强烈支持老年人额overrecruitment显示的视图(52- - - - - -54可能是由于低效率的执行控制。具体来说,贫穷的初始接触控制机制负责过滤preretrieval以后可能需要额外的控制49),使检索过程效率较低。
衰老的“选择”模型是一致的与其他理论的认知衰退提出外部记忆检索的领域(1,70年,71年]。在回顾与年龄有关的神经活动的差异与自上而下的注意,调制的g D 'Esposito [71年)建议正常记忆衰退与选择性损害老年人的抑制或抑制无关的处理能力,一个视图最初提出的侍者和扎克1]。测试选择和抑制,他们进一步建议老年人增强处理的能力与相关信息完整。Gazzaley和同事们发现的证据来支持这种说法使用各种神经影像学技术。功能磁共振成像研究,Gazzaley et al。72年]研究了增强和抑制神经活动的选择性信息暗示相关或不相关,分别。使用工作记忆任务中,年轻人被要求记住或忽略的脸和场景,或被动视图刺激,g和他的同事们发现,指示要记住场景与相关的神经活动增强有关现场处理高于基线scene-selective地区(左海马旁/舌回),而指令忽略场景与scene-selective活动下降低于基线。相比之下,一群老显示增强scene-selective神经活动与指令记得的场景,但不太可能显示显著的抑制活性低于基线指示忽略场景。这一发现表明,抑制过程在老年人受损。行为相关的这些发现,他们发现抑制赤字展出只有老年人在记忆受损的目标刺激后工作记忆延迟,和那些更有可能以后记得刺激他们指示,不容忽视。这些结果显示,业绩较差的老年人不太可能抑制task-irrelevant处理。此外,尽管抑制与正确的PFC活动在年轻人73年),也已被证明能够抑制招募两国在老年人的PFC (55,74年]类似的结果发现在记忆检索模式。这些研究证明健壮与年龄相关的抑制控制赤字。这些发现无疑是引人注目的,鉴于抑制preretrieval处理是一个关键组成部分。
尽管证据的下降与年龄相关的“早期选择”已被证明在其他领域的认知70年,71年),很少有研究测试与情景记忆检索。为数不多的检索研究检查preretrieval处理老年人,他们建议老年人不太可能自发地参与这一过程(57,75年- - - - - -78年]。例如,Morcom和拉格(75年)显示使用erp,而年轻的主题处理自然的(新)刺激不同根据检索的内容类型(检索方向),这种类型的处理是减少中老年人。因此,年轻人可能是更有可能限制他们的记忆检索之前搜索任务相关的内容。
4所示。睡眠有助于认知能力下降与年龄相关的变化
建立了与年龄相关的执行控制的变化导致内存赤字,我们可以问哪些因素导致这个特定的缺陷模式。几个因素包括睡眠已经被证明能够影响PFC功能和执行控制在两个年轻人和老年人7,79年- - - - - -82年]。虽然睡眠行为与老化(表发生戏剧性的变化1),在研究睡眠相对忽视正常认知能力下降,尤其是在控制的上下文中检索。研究来研究认知之间的关系和与年龄相关的变化,睡眠是很重要的,然而,由于睡眠不足的负面影响和破坏认知(18,19]。
除了比年轻人更缺乏睡眠,老年人也显示下降的睡眠效率、睡眠连续性,和慢波睡眠,15- - - - - -17,83年- - - - - -88年]。慢波睡眠是指阶段3和4的非快速眼动睡眠(快速眼动)与多导睡眠图测量,电生理技术描述睡眠。慢波睡眠的特点是高振幅,低频δ波测量与脑电图(脑电图)[89年]。重要的是,慢波睡眠是恢复PFC功能(80年,89年),因为从慢波睡眠,醒来有显著失活有关结果PET(正电子发射断层扫描),功能磁共振成像和脑电图支持这个理论(89年- - - - - -93年]。Muzur et al。89年]假设PFC喘息恢复大脑额叶功能是至关重要的觉醒,进而可能受益执行控制。建议最近的另一种可能性Dang-Vu et al。94年]是慢波睡眠积极支持额叶功能,基于活动增加慢波睡眠中发现额地区相对于基线非快速眼动的活动。与之前的研究相比,Dang-Vu et al。94年与基线相比离散波慢波睡眠非rem活动而不是后脑电图活动。这导致这样的结论:慢波睡眠不是一个静止状态,而是积极恢复大脑功能。在慢波睡眠减少,存在于成年晚期可能导致下降的PFC恢复。这反过来可能会影响清醒PFC功能和性能在老年人执行控制任务。
在接下来的部分中,我们将回顾研究涉及睡眠和睡眠不足以及它们与赤字控制检索和执行控制过程参与记忆检索(即。,抑制)。我们提出,与年龄相关的慢波睡眠的减少会开车PFC功能和与年龄相关的变化反过来控制检索。
5。睡眠不足影响执行控制和PFC
睡眠剥夺的影响表现在各种认知任务(7,18,19]。这个结果没有出现,然而,仅仅通过解释疲劳或无聊,但通过直接睡眠剥夺的影响额叶功能,反过来,认知过程依赖于额叶(7,80年,89年,95年- - - - - -97年]。它主要是慢波睡眠发生的损失与睡眠剥夺被认为影响额叶和基础睡眠剥夺的影响执行控制(89年,97年]。
显著减少额叶代谢的研究证实了睡眠剥夺(89年,98年,99年]。这可能是驱动特别缺乏慢波睡眠(98年]。此外,这种减少代谢不完全恢复与全面复苏的睡眠98年),这表明,尽管经济复苏的睡眠可能会增加警觉性(One hundred.),基本对额叶的影响可能会持续。
假设是睡眠不足的年轻人可能作为实验模型与年龄相关的认知下降(80年]。相似的认知能力和大脑活动模式之间的老年人和睡眠不足的年轻人支持这个观点101年,102年]。类似于“非选择性”招聘的模式PFC中老年人(2,52,53,55),年轻人overrecruit PFC在认知任务之后的睡眠剥夺(101年,102年),但看到103年- - - - - -105年]。在这些研究中,德拉蒙德等。102年)受试者参加语言学习任务。主题是睡眠不足36小时显示的激活增加几个“控制”区域包括背外侧PFC相对于对照组。作者所指出的,这种模式的激活模式类似于老年人。同样,Chee和Choo [101年)发现与工作记忆范式年轻受试者睡眠不足24小时显示模式的激活和失活在额叶和顶叶皮层相似模式通常观察到老年人在健康。他们发现,虽然前内侧额叶和后扣带皮层显示显著失活,左背外侧PFC显示增加睡眠不足。留下了PFC活动睡眠不足的科目的增加当然相似之处增加左PFC在老年人中发现记忆检索(53,54]。这些相似之处PFC overrecruitment健康老年人和睡眠不足的年轻成年人建议睡眠中断之间的共同机制和认知能力下降80年]。这种共同执行控制机制可能下降,或广泛的PFC功能。
认知障碍来自睡眠不足常常发现执行控制任务(7,102年- - - - - -104年,106年- - - - - -109年]。神经影像学研究也提供了证据表明,睡眠不足会影响执行控制依赖于额叶(18,19,99年,101年- - - - - -104年,107年,110年- - - - - -112年]。相比之下,一些研究未能证明重要的睡眠剥夺对认知的影响使用非执行任务(113年),研究使用“执行任务”展示了一个特定的睡眠对PFC功能的影响。其中一些研究调查执行过程重要的记忆检索控制,如抑制。例如,Breimhorst et al。107年)和Schapkin et al。110年]Go-NoGo范式用于测试假设抑制与睡眠中断处理受损。这个任务需要抑制勿动蛋白试验当受试者要求抑制他们对错误的反应。利用噪声干扰睡眠的年轻个体,Schapkin et al。110年]研究了erp与去勿动蛋白试验。他们表明,fronto-central P3振幅(正波300 ms高峰延迟)勿动蛋白试验减少引起的睡眠中断条件。然而,幽默P3去试验不受睡眠中断。作者根据这些结果得出结论,与去试验相关的决策过程不会受到睡眠中断。然而,抑制处理与勿动蛋白试验是负面影响。这一发现表明,抑制控制与睡眠中断受损。
还在年轻的成年人测试Go-NoGo范式,Breimhorst et al。107年)检查Go-NoGo ERP效果好,可怜的睡眠者使用多导睡眠图基于客观睡眠障碍指数。Breimhorst et al。107年)还发现,勿动蛋白P3潜伏期长在相对良好的睡眠,睡眠差反映缺乏抑制处理。然而,相比之下Schapkin et al。110年)研究中,Breimhorst et al。107年]还发现走P3波幅降低睡眠欠佳。这表明,睡眠不好也会影响任务相关处理,不仅抑制。尽管有这些差异,这些研究都表明,抑制过程的负面影响睡眠中断。
睡眠不足似乎也影响任务切换流程。任务切换涉及的认知灵活性和抑制无关的任务,通常被认为是一个模型范式的执行控制114年,115年]。Couyoumdjian et al。116年)发现了一个显著增加switch-costs年轻人睡眠不足。重要的是,这种效果是由一个增加开关响应时间试验。没有变化的响应时间在重复试验,表明全球睡眠剥夺不影响响应时间。相反,它特别影响受试者的任务之间切换的能力。也使用任务切换范式,豪雅et al。(117年)发现赤字与睡眠剥夺后任务切换。在这项研究中,任务切换成本被睡眠剥夺的影响,并且只有当他们两个任务之间切换而不是两个刺激反应映射。这种分裂可能支持认为睡眠剥夺影响抑制竞争task-sets-a抑制性控制的内部实现,重要控制内存检索。
哈里森和霍恩(118年]显示明显损伤抑制的短而有趣的测试显示PFC-focus (Haylings测试(119年)后36小时的睡眠不足。本研究表明,并不是单调乏味的任务带来睡眠赤字,而是PFC-mediated抑制的假定的障碍。
虽然睡眠剥夺的多个方面,包括缺乏睡眠阶段,并增加压力和疲劳的主题,可能导致这些障碍,影响PFC恢复的慢波睡眠缺乏可能是执行控制机制,这些障碍发生(98年]。在一起,这些行为和神经成像研究表明,缺乏睡眠对执行控制有相当大的影响。我们接下来可以问是否执行控制障碍引起的睡眠不足影响记忆检索。
睡眠的离线加强记忆的作用通过整合和集成是一种行之有效的现象在人类和动物120年- - - - - -123年),而这一过程也可能容易受到年龄相关性下降(81年]。睡眠整合,然而,不会因为本文中讨论的深度关注战略内存处理后睡眠期间(检索)而不是记忆过程在睡眠期间(整合),因为大量的彻底的回顾文献中已经存在睡眠和整合81年,120年,124年- - - - - -128年]。
在情景记忆方面,很少有研究调查不同的检索策略和阶段是如何影响睡眠。尽管如此,这些研究表明特定的障碍在检索过程中,依赖于PFC(表2)。哈里森和霍恩(129年)检查识别内存和时间顺序记忆判断。经过一段时间的睡眠或睡眠不足,受试者被要求确定是否面临被展示在研究(识别)和近因做出判断通过识别两个研究列出了脸上出现(时间顺序)。这个时间顺序的任务是提出依靠他们发现,虽然识别记忆的曼宁是完好无损,时间顺序记忆明显受损后睡眠不足。使用一个语言学习任务,德拉蒙德等。102年)发现召回,但不能识别性能下降和睡眠不足。功能磁共振成像数据收集在这个研究发现增加了PFC招聘在编码之后的睡眠不足。然而,检索阶段没有扫描在这个特定的范例。所以目前尚不清楚PFC overrecruitment发生在检索后睡眠不足。这些发现表明,睡眠影响控制检索召回等任务,但叶子更自动检索过程中完好无损。
支持老年人记忆缺陷的概念和睡眠不足的年轻人很相似,尼尔森et al。130年]发现相似的记忆性能之间老,年轻的酒精中毒,年轻的睡眠不足的科目。在回忆测试使用弱和强相关词对,他们发现所有实验群体(老,就醉,睡眠不足)演示了相同的模式的赤字召回弱相关的词对明显低于控制的年轻人群体。召回密切相关的词对,然而并没有受到影响。在这项研究中,召回弱相关的词对应该需要更多的依赖比召回密切相关的词对执行控制。作者认为这一发现缺乏编码和检索和显示睡眠不足之间的功能相似,中毒,正常衰老的控制记忆的过程。
识别记忆主要是受二战的影响,睡眠不足,然而类似患者额叶(28,30.,32,131年和老年人132年,133年,错误的识别语义相关的鱼饵被证明能增加睡眠剥夺(表2)。Diekelmann et al。134年)使用错误记忆范式(135年)测试错误识别年轻受试者睡眠在记忆中检索。受试者睡眠在记忆提取更有可能错误地判断研究新词语语义相关的词是“老。“这说明形式的识别记忆取决于PFC(区分语义相关的鱼饵和研究项目)是受睡眠剥夺的影响。为了进一步支持认为这种效果并不是一个不一致的记忆巩固的结果,本研究发现,睡眠中的操作study-test间隔错误识别没有影响。特别是睡眠剥夺的影响在检索带来的增加,错误的识别。
Mograss et al。104年,105年]研究了ERP旧/新效应是如何受睡眠剥夺的影响。他们发现晚额效果减弱后总睡眠不足。这种效果是由于PFC功能不足,导致检索细节不足,支持认为睡眠不足会干扰PFC功能在控制内存检索。如果检索障碍涉及PFC资源配置不当、睡眠不足可能导致PFC资源分配不当的表现的在招聘PFC。
整体这些缺乏睡眠对记忆提取的研究表明,更多的控制检索过程受损和睡眠不足而自动的这种分裂可能由PFC功能分解。
这些结果说明,与年龄相关的减少睡眠有助于执行控制赤字。相反,因为有更多的与年龄相关的睡眠比仅仅改变整体睡眠减少,与年龄相关的睡眠变化对认知的影响可能不是完全与睡眠剥夺年轻人。进一步,而许多老年人表现出显著障碍认知能力和大脑活动的变化,一些老年人认知能力下降。这些认知能力下降的个体差异可以解释说,至少部分,个体差异在睡觉。确定睡眠中发挥作用的方式与年龄相关的认知下降可能解释为什么有些老年人而不是其他人的障碍。
6。个体差异在老年人的睡眠和执行控制
睡眠不足很常见在成年人群中(136年]。根据曼德et al。137年),只有26%的成年人报告建议每晚八小时以上的睡眠。此外,总睡眠剥夺(当被实验者被剥夺了整整一晚上)没有必要揭示重要的认知障碍。更加生态的有效研究慢性睡眠限制涉及不到7小时的睡眠每晚为多个夜晚显示一系列的认知缺陷包括赤字在工作记忆任务的关注和18,19,138年]。此外,慢性睡眠限制在两周内已被证明导致认知赤字相当于发现总睡眠剥夺(138年]。这种类型的慢性睡眠不足,这是类似于老年人的睡眠行为,可能会导致认知障碍可能难以扭转一些好的夜晚睡眠。虽然有些不一致的数据,老年人更多的睡眠数量和质量往往表现得更好在认知任务79年,81年,82年]。
鉴于PFC恢复慢波睡眠的重要性,减少慢波睡眠是一个关键的与年龄相关的睡眠变化可能导致损伤执行控制相关的记忆中检索。人类和动物研究显示随着年龄下降慢波睡眠(15,16,81年,83年,84年,87年,139年- - - - - -142年]。这下降的慢波睡眠逐渐体现在人生的中年(84年,139年,141年]。可能出现的慢波睡眠减少老化可以通过减少负面影响PFC功能恢复过程。此外,老年人表现出减少慢波睡眠更有可能表现出认知能力下降。这种关系导致记忆下降检索如图4。另外,该途径见图4可能是单向和版主的详尽的模型和可能的介质参与老年性赤字。例如,淀粉样蛋白沉积可以扰乱慢波睡眠(143年]。因此,检索能力可能与慢波睡眠结果与年龄有关的神经病理改变慢波睡眠负面影响。
应该注意的是,一些报告显示,老年人比年轻人更适应睡眠剥夺(86年,144年随着年龄的增长),这表明睡眠需要减少。然而,其他研究表明,年轻人和老年人需要同样的睡眠时间,和时间花在慢波睡眠执行在执行控制任务(145年]。此外,老年人可能不太可能恢复大脑额叶功能后,睡眠不足与年轻人相比(146年]。尽管这些年龄的差异反应睡眠不足,目前还不清楚从这些研究是否睡眠通常表现出老年人认知能力造成负面影响。虽然有不足的研究主题,研究个体差异是否在睡眠中老年人解释记忆和认知功能的变化是至关重要的优势在老年人睡眠和cognition-related问题。
一些研究表明,个体差异在慢波睡眠在老年人与执行控制能力。安德森和霍恩(147年]研究了低频δ脑电波活动在非快速眼动睡眠,这是最高的在慢波睡眠中,在一群健康的老年人。他们发现低频额脑电图三角洲活动之间的正相关网站和执行认知任务的能力被认为是相对“PFC-specific”,包括威斯康辛卡片分类任务,和伦敦塔任务(非语言规划的任务)。根据作者,非语言规划任务需要灵活地规划和改变的策略。威斯康辛卡片分类任务被认为依赖抑制性控制(和其他处理),它执拗的测试策略。本研究虽然是纯粹的行为,这个结果指出老年人之间的慢波睡眠和PFC功能之间的关系。
在早期的研究中,克伦肖和埃丁格(148年]研究了慢波睡眠是否“简单反应时间”的相关性能和警戒任务中老年人正常的睡眠和失眠。老年人睡眠正常显示没有认知能力之间的关系,慢波睡眠。与安德森和霍恩(147年]研究上面提到的,本研究的认知措施并非“执行任务。“基于认为,慢波睡眠特别影响PFC功能负责执行控制、慢波睡眠不会有关行为在这些任务上健康的老年人。因此,安德森和霍恩(147年]研究测量简单的响应时间也没有发现这种认知测量和慢波睡眠之间的关系。
以证实这些发现,最近的一项研究中,内et al。79年]表明,老年人主观睡眠不好,糟糕的表现在一系列执行控制任务,包括那些测试工作记忆和注意力的转移。然而,没有睡眠质量之间的关系,处理速度的任务,支持视图,睡眠不影响非执行任务。不过,在这项研究中没有明确区分执行和非执行任务:没有睡眠和抑制加工之间的关系被发现了Stroop任务和Haylings任务,或情景记忆,评估的逻辑内存测试(149年]。无论缺乏明确的区别,这些研究睡眠的个体差异表明,睡眠质量差,特别是老年人慢波睡眠,可能导致某些任务的执行控制的表现。还应该指出的是,主观睡眠质量,以匹兹堡睡眠质量指数(150年]在内等人的研究中,主要措施基于时间在床上睡眠质量,而不是客观时间睡觉或在特定时间的睡眠阶段。因此,睡眠和这些认知任务之间的关系有可能如果客观睡眠不同的措施,如在慢波睡眠的时间,被调查。
基于上面的研究综述中,显然是有支持的假设与年龄相关的变化,睡眠有助于减少PFC和执行控制,这可能影响控制记忆的能力。未来的研究应该支持该模型的认知老化,治疗方法旨在提高慢波睡眠对健康老年人可以改善执行控制,可能导致改善记忆。
年轻人和老年人的睡眠中断和慢波睡眠似乎有能力影响控制内存检索。然而,这些因素对控制检索的影响尚不清楚。未来的研究应该检查前和postretrieval处理是否受睡眠不足的影响,不同睡眠治疗,或慢波睡眠的个体差异在回忆和识别记忆模式。这将回答这个问题是否在记忆提取机制障碍老年人和睡眠不足的年轻人之间是相似的。考虑到“非选择性”额招聘中发现两老,睡眠不足的人,不足抑制和过滤过程之前,检索是一种可能的机制推动睡眠障碍在控制内存检索。以至于睡眠不足可以被认为是认知老化的实验模型,我们会睡眠不足的科目会更加依赖postretrieval处理,并减少对preretrieval处理(2,49,76年]。此外,可想而知,老年人最少的慢波睡眠将最有可能表现出“后期调整”检索策略。
7所示。睡眠作为锻炼对认知的影响的中介变量
在睡眠得出结论,与年龄相关的变化可能导致老年人认知缺陷显示的模式,我们可以接下来问睡眠作为其他变量影响认知的中介因素。例如,体力活动干预可以改善执行控制在两个年轻人和老年人(151年,152年]。有一致的好处的身体活动和运动干预措施在执行控制似乎是由大脑功能的生物标记(5,151年,152年]。执行控制的途径锻炼好处,然而,不是很好理解153年]。一种可能性是,运动可以提高大脑血管,从而影响认知功能(154年]。另一个可能的机制是,运动改善睡眠,进而认知受益。图5说明了可能的中介关系睡眠,身体活动和执行控制。文学评论的睡眠和身体活动之间的关系表明,锻炼提高了主观和客观睡眠措施,特别是在老年人与睡眠不好153年,155年,156年]。老年人更身体健康睡眠延迟的时间更短(时间入睡)和老年人比久坐不动的慢波睡眠(153年]。主观睡眠质量也已被证明能够改善慢性运动(157年,158年]。王等人。158年)发现,老年人主观睡眠质量,以匹兹堡睡眠质量指数,改善16周的有氧运动。虽然很少有研究使用客观睡眠措施,特别是多导睡眠图,测试慢性运动对睡眠的影响(155年),长期久坐不动的老年人的有氧运动可以选择性地提高慢波睡眠6个运动干预(159年]。虽然没有直接解决认知,这些发现是值得注意的,他们认为运动能改善PFC功能和执行控制通过提高慢波睡眠。
8。临床意义
本文集中在睡眠的影响在健康老化的记忆和认知,但在通知干预健康老年人的利益,值得承认治疗睡眠障碍的疗效及其对认知的影响。治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合征与持续气道正压与性能显著改善有关执行控制任务(见琼斯和哈里森(7]审查)。Naegele et al。160年]显示改善一系列任务被认为是敏感的大脑额叶功能,包括威斯康辛卡片分类任务,Stroop任务和长期的视觉记忆任务。Neau et al。161年)发现显著改善使任务B踪迹(162年),包括任务切换,但不是小道让任务a .鉴于小径B是一个比上执行任务,改善睡眠紊乱治疗可能有特定的执行功能和PFC好处。
阿尔茨海默氏症患者经常失眠,睡眠障碍,表现出下降慢波睡眠(163年,164年]。这可能是由于中断昼夜节律(165年]。鉴于睡眠疗法已经有效改善认知nondemented睡眠障碍患者,重要的是,未来的研究调查睡眠治疗是否会帮助改善记忆障碍患者的痴呆症状。最近的一项研究[166年)表现出显著的积极措施之间的关系患者的睡眠质量和内存性能的轻度认知impairment-an之间的中间阶段正常衰老和老年痴呆症。这症状的轻度认知障碍的可能性可能会缓解改善睡眠。
9。讨论
最近的行为和神经成像研究揭示了令人信服的证据表明,在老年人发现记忆障碍是由在执行控制赤字。损伤控制检索过程中,如发生在检索之前,可能是由执行控制中普遍存在的障碍。支持这一观点的认知老化的研究选择和抑制(71年]task-irrelevant老年人表现出抑制受损的处理,和长期的情景记忆(2,57,76年老年人),显示非选择性PFC在检索阶段后期的招聘。尽管未来的工作需要确定老年人的机制转变依赖后加工,目前的研究表明,老年人招募PFC资源相对较晚的处理流在一定的检索条件。ERP和功能磁共振成像技术,最大化这些过程的时间和空间分辨率将帮助检查是否“后期调整”策略包括依赖后低效率的PFC处理,或者只是少PFC处理。
鉴于老化是(a)与睡眠的变化有关,和(b),睡眠不足和衰老的缺乏认知和大脑活动模式相似,可想而知,睡眠不足的年轻人可以作为一个模型的认知缺陷发现老年人(80年]。虽然睡眠不足始终显示执行控制的重大障碍,睡眠剥夺文献也显示广泛的认知障碍,有些一致和不一致的模式结果通常在老年人中找到。此外,一些老化研究睡眠剥夺用来检查老年人睡眠不好如何影响认知。这个文献指出,增加和减少老年人认知障碍相对年轻(86年,145年]。这些矛盾可以解释为认知障碍有不同的机制与衰老和睡眠不足。一个缺点使用睡眠剥夺作为认知能力下降的模型是,慢波睡眠是最可靠的睡眠阶段显示了与年龄相关的变化(81年和似乎恢复PFC功能89年]。总睡眠不足的研究,然而,剥夺REM和非快速眼动睡眠期的主题。此外,睡眠不足不仅影响PFC和“控制区域”,但是其他的大脑区域,包括丘脑和反过来警觉性(98年]。因此,睡眠剥夺对认知的影响可能不是特定于执行控制。
与年龄相关的方式减少慢波睡眠影响PFC可能阐明是否类似的机制基础认知缺陷产生的老化和睡眠不足。例如,与年龄相关的变化慢波睡眠可能立即或逐步累积对PFC结构和功能的影响。可能是慢性减少随时间慢波睡眠带来的变化PFC与先进的年龄。或者与年龄相关的慢波睡眠的减少可以有直接影响,类似于实验诱导睡眠不足。检查的个体差异在慢波睡眠健康的老年人可能有效地揭示了特定的进程影响睡眠和更直接的与年龄相关的变化地址是否与年龄相关的变化,睡眠强劲影响认知能力下降。
总的来说,考虑到老年人表现出广泛的认知能力的差异性,需要确定是否还有一个广泛的可变性的睡眠变化与年龄有关,以及个体差异是否在认知和睡眠共变。这些研究可能的结果通知干预旨在防止或逆转认知衰退。干预研究睡眠治疗可能地址是否与年龄相关的变化在老年人的睡眠直接影响认知。进一步,运动干预研究影响睡眠和认知可能回答问题有关机制运动和认知之间的关系。这些干预措施也可以作为一种有用的技术改善睡眠老年人认知能力的下降。
术语表
旧/新效果。大脑活动之间的差异引起的正确分类的研究项目和大脑活动引发的正确分类的新项目在测试。检索成功。指旧/新效应通常发现顶叶区域反映出成功的记忆复苏。检索的尝试。记忆搜索进程在内存的决定。检索方向。的微分处理检索提示基于最大化的追求信息检索成功。慢波睡眠。非快速眼动睡眠阶段(3和4)低频δ脑电波活动是最高的。睡眠质量。睡眠措施基于时间躺在床上,包括睡眠效率(比例的时间躺着睡着了),入睡后醒来,睡眠延迟时间入睡。睡眠效率。时间的比例和时间躺着睡着了。执行控制。机制负责面向目标的过程,包括选择相关的抑制无关信息和行为信息的监测和更新。Preretrieval处理。处理发生在准备记忆检索过滤无关的助记信息和限制搜索空间的内存。Postretrieval处理。监控或更新后的信息检索相关的任务要求。情景记忆检索。恢复记忆的个人经历事件通常涉及某种回忆的细节。在一个实验范式,研究信息必须超过工作记忆容量,从工作记忆检索之前被清除。语义记忆检索。复苏的信息(即知识世界。生物和非生物的判断)。阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。睡眠障碍的特点是频繁的呼吸停止导致短暂的微觉醒。
确认
这个项目得到了国家综合医学科学研究所(k . a . Wilckens T32GM081760)和国家精神卫生研究所(MH086492 m . e . Wheeler)在美国国立卫生研究院,匹兹堡大学的老化研究所。完全的责任作者和内容并不一定代表官方观点的综合医学科学研究所和美国国立卫生研究院。作者感谢朱莉Fiez有用的讨论和评论这篇文章的早期草稿和David a . Wolk贡献ERP波形数据。
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