Theta’s functional role in encoding, nocturnal reactivation and retrieval for the formationof declarative memory traces

Theta 在编码、夜间重新激活和检索以形成陈述性记忆痕迹方面的功能作用

基本信息

项目摘要

The aim of my studies is to investigate the functional relevance of oscillatory theta activity during wakefulness and sleep in different stages of the memory process. We plan to test the influence of transcranial alternating current stimulation in the range of the theta frequency band (theta-tACS, 6 Hz) on the memory performance after sleep in a Dutch-German wordpair paradigm to explore a possible functional role of theta activity before encoding, nocturnal reactivation and retrieval. We hypothesize that theta-tACS conducted before encoding (study 1) as well as retrieval (study 2) of acoustically and visually presented items will modify the ongoing brain state. Previous findings revealed that higher theta before encoding is essential for an improved delayed retention. Therefore, we assume for study 1 that the increased theta power resulting from the simulation will lead to a better retention performance the next morning. Given that the brain state before retrieval is as important as during encoding and that theta is seen as important in the attempt of retrieving information, for study 2 we also expect a higher retention performance resulting from such a stimulation. In general, we do not expect an improvement in memory performance after applying sham-tACS. Given the modality preference for auditory presentation we expect a generally better result for acoustically presented items compared to visually presented items. Additionally, with regard to the context dependency we also expect a better memory performance for items which are cued during recall in the same modality as they are presented during the study phase. In study 3 we apply theta-tACS shortly before the nocturnal reactivation of previously encoded items (auditory and visually presented) which is induced by us. We assume that auditory item reactivation during SWS leads generally to an improved retention performance after sleep compared to items which are not encoded previously. Additionally, we expect a better retention performance of acoustically presented items compared to visually presented items due to the context similarity during only auditory nocturnal reactivation. The additional theta-tACS (applied before reactivation of a part of the previously learned items) should lead to an increase in power in the respective frequency band and thus, result in better retention performance the next morning compared to sham-tACS as well as completely new words. Such a result could be an indication for the role theta is playing in improving the memory strength of reactivated items. In general, the results could provide insights about a potential functional role of the theta frequency band for formation processes of declarative memories.
我的研究目的是调查记忆过程不同阶段的清醒和睡眠期间振荡 theta 活动的功能相关性。我们计划在荷兰语-德语单词对范例中测试 theta 频段(theta-tACS,6 Hz)范围内的经颅交流电刺激对睡眠后记忆表现的影响,以探索 theta 活动在编码、夜间重新激活和检索之前的可能功能作用。我们假设在对听觉和视觉呈现的项目进行编码(研究 1)以及检索(研究 2)之前进行的 theta-tACS 将改变正在进行的大脑状态。先前的研究结果表明,编码前较高的 θ 对于改善延迟保留至关重要。因此,对于研究 1,我们假设模拟产生的 θ 功率增加将导致第二天早上更好的保留性能。考虑到检索前的大脑状态与编码期间的大脑状态一样重要,并且 θ 在尝试检索信息时被视为重要,因此对于研究 2,我们还期望这种刺激会带来更高的保留性能。一般来说,我们预计应用 sham-tACS 后内存性能不会得到改善。考虑到听觉呈现的方式偏好,我们预计与视觉呈现的项目相比,听觉呈现的项目通常会获得更好的结果。此外,关于上下文依赖性,我们还期望对于在回忆期间以与在研究阶段呈现的相同方式提示的项目有更好的记忆性能。在研究 3 中,我们在我们诱导的先前编码项目(听觉和视觉呈现)夜间重新激活之前不久应用了 theta-tACS。我们假设,与之前未编码的项目相比,SWS 期间听觉项目的重新激活通常会导致睡眠后保留性能的提高。此外,由于仅在听觉夜间重新激活期间存在上下文相似性,因此与视觉呈现的项目相比,我们预计听觉呈现的项目具有更好的保留性能。额外的 theta-tACS(在重新激活之前学习的部分项目之前应用)应该会导致相应频段的功率增加,因此与假 tACS 以及全新单词相比,第二天早上会有更好的保留性能。这样的结果可能表明 θ 在提高重新激活项目的记忆强度方面所发挥的作用。总的来说,这些结果可以提供关于 theta 频段在陈述性记忆形成过程中的潜在功能作用的见解。

项目成果

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