《Clinical Neurophysiology》：Auditory-evoked changes in slow oscillations and spindles correlate with memory consolidation in children with epilepsy and controls
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本研究探讨听觉刺激对儿童Rolandic癫痫（RE）患者及对照组睡眠慢振荡（SO）、SO-纺锤体复合物及记忆巩固的影响。通过对比真实刺激与假刺激，发现听觉刺激显著增加SO及复合物发生率（29.8%和16.8%），且前额叶活动变化与记忆巩固提升正相关（p<0.001）。结论表明，针对SO上位的听觉刺激范式可能增强睡眠依赖性记忆，为癫痫相关认知障碍提供非侵入性干预方案。
Hunki Kwon | Dinakaran M. Chinappen | Anirudh Wodeyar | Elizabeth A. Kinard | Skyler K. Goodman | Wen Shi | Bryan S. Baxter | Dara S. Manoach | Mark A. Kramer | Catherine J. Chu
美国马萨诸塞州波士顿麻省总医院神经科
摘要
目的
我们研究了睡眠期间听觉刺激对患有Rolandic癫痫（RE）的儿童和对照组中的慢振荡（SOs）、SO-纺锤波复合体以及睡眠依赖性记忆巩固的影响。
方法
参与者在两次小睡过程中分别接受了听觉刺激和假刺激。使用经过验证的检测器测量了SOs和SO-纺锤波复合体的频率。通过运动序列打字任务评估了睡眠依赖性记忆巩固情况。
结果
听觉刺激在额叶电极上引发了最大的SOs和SO-纺锤波复合体反应。与假刺激相比，听觉刺激增加了SOs（29.8%，p < 0.001）和SO-纺锤波复合体（16.8%，p < 0.001）的频率；对正在进行的SOs进行刺激时，SOs（增加了51.3%，p < 0.001）和SO-纺锤波复合体（增加了32.3%，p < 0.001）的频率也显著增加。由于听觉刺激导致的额叶SO（每分钟SO增加1.9%，p < 0.001）和SO-纺锤波复合体（每分钟SO-纺锤波增加9.5%，p = 0.007）事件频率的变化，能够正向预测睡眠依赖性记忆巩固的变化。
结论
当听觉刺激在背景活动期间或SOs活跃阶段进行时，可以可靠地调节睡眠振荡。由于增加的事件频率有助于改善记忆巩固，因此需要设计能够增加SOs和SO-纺锤波复合体频率的刺激方案来增强记忆。
意义
能够增加SOs和SO-纺锤波复合体频率的听觉刺激方案可能有助于增强睡眠依赖性记忆巩固。
引言
睡眠对于记忆巩固至关重要——它将新获得的信息整合到长期存储中（Born和Wilhelm，2012）。在深度非快速眼动（NREM）睡眠期间，慢振荡（SOs，0.5–2 Hz）这种低频脑节律会同步丘脑皮层纺锤波（10–14 Hz的振荡）和海马体尖波涟漪（80–120 Hz），从而促进海马体与新皮层之间的通信（Born和Wilhelm，2012）。去极化的SOs活跃阶段有助于丘脑网状核中的GABA能神经元启动睡眠纺锤波（McCormick和Bal，1997；Steriade等，1987），导致皮层和丘脑中的纺锤波发生率比基线时期更高（Schreiner等，2021；Steriade等，1993；Wodeyar等，2024）。睡眠纺锤波可能通过调节树突钙离子转移（Seibt等，2017）以及协调海马体尖波涟漪来促进突触可塑性，进而推动神经元重放并有助于记忆巩固（Buzsaki，2015；Staresina等，2015）。NREM睡眠期间SOs、纺锤波和海马体尖波涟漪的功能耦合支持突触增强和区域间通信，这对记忆巩固至关重要（Born和Wilhelm，2012；Dudai等，2015；Geva-Sagiv等，2023）。
Rolandic癫痫（RE），也称为伴有中央颞叶棘波的自限性癫痫（SELECTS），是儿童期最常见的局灶性发育性癫痫，占儿童癫痫病例的8–23%（Ross等，2020）。RE的特点是在睡眠期间下Rolandic皮层出现棘波，并且在学龄期癫痫患者中伴有不同程度的认知缺陷（Ross等，2020）。RE最显著的认知症状是记忆障碍（Wickens等，2017），包括睡眠依赖性记忆巩固方面的缺陷（Kwon等，2025）。在RE患者中，具有癫痫样棘波的皮层区域也缺乏睡眠纺锤波（Kramer等，2021），且睡眠依赖性记忆和智商都与纺锤波频率相关（Kramer等，2021；Kwon等，2025）。
过去十年的研究表明，针对NREM睡眠期间内源性SOs活跃阶段的听觉刺激可以诱发后续的SOs和相关纺锤波活动（Baxter等，2023；Besedovsky等，2017；Leminen等，2017；Ngo等，2013；Ngo等，2019；Ong等，2016；Prehn-Kristensen等，2020）。最初的研究发现，这种SOs和纺锤波的增加有助于健康成人（Bellesi等，2014；Ngo等，2013；Ong等，2016）和正常发育儿童（Prehn-Kristensen等，2020）的陈述性记忆巩固。然而，后续研究发现，虽然听觉刺激确实能可靠地诱发SOs和SO-纺锤波复合体，但并不能可靠地改善健康成人（Baxter等，2023；Harrington等，2021；Leminen等，2017）或儿童（Prehn-Kristensen等，2020）的陈述性或程序性记忆巩固。重要的是，尽管先前的研究表明SOs、睡眠纺锤波和SO-纺锤波复合体的频率最能预测记忆巩固（Astill等，2014；Hahn等，2019；Hahn等，2020；Kwon等，2025；M?lle和Born，2011），但大多数评估听觉刺激对记忆巩固影响的研究并未测量这些振荡的总体频率。在一项关于癫痫的研究中，发现NREM睡眠期间的听觉刺激抑制了RE儿童的棘波活动（Klinzing等，2021），然而并未评估其对支持记忆的睡眠振荡及随后睡眠依赖性记忆巩固的影响（Fattinger等，2019；Klinzing等，2021）。
在这项研究中，我们假设在NREM睡眠的第2和第3阶段对RE患儿和对照组进行听觉刺激会诱发SOs和SO-纺锤波复合体，而假刺激（即相同的检测程序但不播放声音）在同一阶段进行则不会。我们还假设由于听觉刺激引起的SOs和SO-纺锤波复合体频率的变化可以预测睡眠依赖性记忆巩固的变化。为了验证这些假设，我们进行了一项前瞻性交叉研究，比较了在随机时间接受听觉刺激的小睡与接受假刺激的小睡期间SOs和SO-纺锤波复合体的频率以及睡眠依赖性记忆巩固的情况。了解听觉刺激如何影响睡眠振荡和记忆巩固将有助于将这种非侵入性、可扩展的神经调节方法应用于改善受癫痫和其他影响记忆的疾病患儿的认知功能。
参与者
我们前瞻性地招募了患有Rolandic癫痫（RE）的儿童和对照组儿童参与研究。所有在（Kwon等，2025）中报告的参与者都被邀请参加本研究。RE的诊断由儿科癫痫专家（C.J.C.）根据国际抗癫痫联盟的标准确认，该标准要求至少有一次局灶性运动发作或全面性发作的病史，并且EEG显示有睡眠激活的中央颞叶棘波（Fisher等，1989）。
参与者特征
共有11名RE患儿和9名对照组儿童参与了研究。其中3名RE患儿和2名对照组儿童在小睡期间未能入睡，因此被排除在外。最终共有8名RE患儿（年龄9.5–17.7岁，6名女孩）和7名对照组儿童（年龄9.3–16.2岁，1名女孩）被纳入研究。两组在年龄（p = 0.55，双样本t检验）和小睡时长（p = 0.12，双样本t检验）方面没有显著差异，但RE患儿中女性比例更高（p = 0.02，χ2 = 5.5，卡方检验）。
讨论
这些结果表明，在基线活动期间或NREM睡眠第2和第3阶段内源性SO活跃阶段进行的听觉刺激能够可靠地诱发RE患儿和对照组儿童的SOs和SO-纺锤波复合体活动。诱发的SOs和SO-纺锤波复合体广泛分布在皮层上，但在靠近中线的额叶电极处的效果最为显著。额叶SO和SO-纺锤波复合体的频率变化能够正向预测睡眠依赖性记忆巩固。
未引用的参考文献
《Epilepsia》30卷第4期（1989年）。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了
NINDS（R01NS115868）的支持。
