睡眠状态下信息调控对轻度认知障碍患者记忆能力的影响及机制研究

Dementia threatens human health. Mild cognitive impairment (MCI) is considered to be the prodromal period of dementia, hence early intervention for MCI is crucial in reducing the incidence of dementia. The hippocampus-dependent memory impairment is the core and common symptom of MCI, and is used as a predictor of MCI prognosis. Recent research has shown that sleep benefits hippocampus-dependent memory consolidation, and different sleep stages exert different effects on hippocampus to modulate memory performance. Moreover, the processing regulation of mnemonic information through memory-related cue exposure during sleep can regulate hippocampal activity and/or hippocampal-prefrontal cortex connectivity, and consequently influence memory consolidation. Based on these findings, we assume that the mnemonic information exposure during sleep can improve the function of hippocampus and the related brain network, which may further promote memory formation in MCI patients. In this study, we aim to employ polysomnography and magnetic resonance imaging to explore the effects of mnemonic information exposure during different sleep stages on memory performance in MCI patients, and reveal the underlying neuroelectrophysiology changes. Based on multi-voxel pattern analysis and psychophysiological interaction, we will investigate the effects of mnemonic information exposure during sleep on hippocampal activation patterns and hippocampal-prefrontal cortex connectivity. This project may provide us with a new potential non-pharmacological intervention for early prevention of dementia, open new avenue for treating brain disorders during sleep, and hence gain more comprehensive understanding of sleep brain function.

痴呆是威胁人类健康的重大疾病。轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）被认为是痴呆的前驱期，对其及时干预是降低痴呆发生的关键。海马依赖的记忆损害是MCI的核心症状，是预测病情进展的重要指标。研究显示，睡眠有助于海马依赖的记忆巩固，且不同睡眠时相的作用机制不同。在睡眠时用记忆线索暴露的信息调控方式，可通过改变海马活动或海马与前额叶皮层等的功能连接，影响记忆巩固过程。由此推测，睡眠状态下信息调控有望改善海马及相关脑功能以促进MCI的记忆形成。本项目拟采用多导睡眠监测和磁共振成像技术，探讨不同睡眠时相信息调控对MCI记忆能力的影响，明确与记忆改变相关的神经电生理基础，基于多体素模式分析和心理生理交互的脑影像分析方法，阐释海马激活模式及海马-前额叶皮层功能连接的变化，以期为痴呆的早期预防提供一种非药理学新手段，为睡眠中治疗脑疾病奠定基础，并加深对睡眠脑功能的认识。

随着机体老化，老年人认知能力衰退，了解老年人记忆表现的影响因素是改善老年人的认知状态、提高其生活质量的关键。既往研究显示，睡眠中存在记忆自发性激活的现象，而在睡眠过程中给予记忆相关线索暴露，能够靶向调控记忆激活，进而提高记忆水平。但睡眠中信息调控对衰老相关记忆以及其他类型记忆如何影响尚不清楚。本项目围绕睡眠中干预对记忆功能的作用效果及老年人记忆表现的影响因素展开研究，主要发现为：1）在非快速眼动2期睡眠给予老年人记忆相关声音线索暴露，能够提高老年人线索间接关联图片再认的相对正确率指数，而对线索直接关联图片再认的相对正确率指数无显著影响，而在清醒状态下进行记忆相关声音线索暴露，对于线索直接和间接关联图片再认的相对正确率指数均无影响。进一步分析发现，睡眠状态下声音线索暴露会显著增加老年人额区和中央区慢波振荡和快速纺锤波的功率谱和功率谱密度。该研究提示，睡眠状态下线索暴露是一种操作简便且非侵入性的干预手段，有助于提高老年人的记忆表现。2）高频交流电刺激可以有效抑制非快速眼动睡眠慢波和快速眼动睡眠theta波，然而我们发现只有干预theta波可以降低情绪记忆的再认成绩。本研究探讨了不同睡眠特征波在情绪记忆巩固中的作用，为临床预防或治疗不良情感记忆相关疾病提供潜在的干预时间窗。3）采用荟萃分析的研究方法，探索了老年人认知功能的影响因素，发现休闲活动和抗胆碱能药物分别是痴呆发生的保护和风险因素，在此基础上我们对公众睡眠增加痴呆风险的认识情况进行了评估，发现我国公众对该因素了解有限，并发现改善公众的认识能够提高其对睡眠障碍及痴呆治疗的意愿。4）鉴于新冠疫情对睡眠和心理健康的影响，我们调查了疫情下中老年人的睡眠和情绪状态，发现约四分之一的中老年人存在睡眠或情绪问题。以上发现有助于加深对老年人睡眠和认知表现的了解，为老年人认知问题的干预提供了新思路。