Project

sleep; memory; reactivation; consolidation; neural oscillations

Lead
Neu gelernte Gedächtnisinhalte werden im nachfolgenden Schlaf spontan reaktiviert, was zu einer Stärkung und Stabilisierung der Erinnerung führt. Solche Reaktivierungen treten auch im Wachzustand auf jedoch sind ihre Funktionen und mögliche Zusammenhänge mit entsprechenden Prozessen im Schlaf weitgehend unbekannt. Dies soll im folgenden Projekt genauer untersucht werden.
Lay summary
Inhalt und Ziele des Forschungsprojekts Die Gedächtnisfunktion des Schlafs dürfte auf spontane Reaktivierungen zuvor gelernter Gedächtnisinhalte beruhen. Die funktionale Rolle dieser Reaktivierungen konnte bereits mehrmals von sogenannten cueing Studien gezeigt werden. Hier wird versucht über die Präsentation zuvor gelernter Inhalte im Schlaf (z.B. Worte, Töne) solche Reaktivierungsprozesse verstärkt auszulösen um damit die anschließende Gedächtnisleistung zu verbessern.  Solche Reaktivierungsprozesse treten jedoch auch im Wachzustand auf wobei ihre Funktion weitgehend unbekannt ist. Ziel dieses Projekts ist es die funktionale Rolle und die neuronalen Mechanismen von Reaktivierungen im Wachzustand für nachfolgende Konsolidierungsprozesse zu untersuchen. Die Annahme dabei ist, dass über Reaktivierungen im Wachzustand Gedächtnisinhalte für die spätere Konsolidierung im Schlaf ausgewählt werden und Reaktivierungen im Wach- und Schlafzustand auf den selben neuronalen Mechanismen beruhen.  Um diese Fragestellungen beantworten zu können werden in diesem Projekt Gedächtnisinhalte im Wach- und Schlafzustand reaktiviert („gecued“) und ihr Zusammenspiel in Bezug auf die Gedächtnisleistung untersucht. Mit Hilfe von elektro- und magnetoenzephalographischer Aufnahmen sollen die neuronalen Korrelate erfolgreicher Reaktivierungen untersucht und mögliche Gemeinsamkeiten aufgezeigt werden. Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts Die Resultate des Projekts sollen unser Wissen über die verhaltensbezogenen Effekte und die neuronalen Grundlagen von Reaktivierungsprozesse im Wach- und Schlafzustand sowie deren Zusammenspiel für die Gedächtnisentwicklung verbessern. Aus anwendungsbezogener Sicht (z.B. schulischer Kontext) könnte ein besseres Verständnis dieser Prozesse von besonderer Wichtigkeit sein.

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Last update: 10.01.2016

Active participation

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Number	Title	Start	Funding scheme

During sleep, newly encoded events are spontaneously reactivated, which is assumed to underlie the beneficial effect of sleep on memory consolidation. The causal role of reactivations during sleep for memory consolidation has been consistently shown by studies that induced reactivations during sleep by re-exposure to learning associated memory cues (e.g. odors, sounds, words) which resulted in improved memory recall the next day. Interestingly, neural signs of memory reactivation and replay do not only occur during sleep, but also during post-learning wakefulness. However, the functional role of those post-learning memory reactivations during wakefulness and their possible relevance for reactivation, selection and consolidation processes during subsequent sleep are largely unknown. In this project, I aim at identifying the functional role and neural mechanisms of awake reactivations for subsequent memory consolidation processes during sleep. I propose that reactivations during wake tag individual memories for later processing during sleep. Thus, memories reactivated during post-learning wakefulness are preferentially further reactivated and consolidated during subsequent sleep. Furthermore, if reactivation processes during wakefulness and sleep share common principles and functionally interact, they might share common oscillatory mechanisms. I will use state-of-the-art brain imaging methodology during wakefulness and sleep to examine this important research question (i.e. simultaneous MEG / EEG recordings). Healthy young participants will learn word / picture associations and they will be re-exposed to parts of the words during post-learning wakefulness, post-learning sleep or both. Memory recall will be tested after sleep. I will focus on the neural correlates of the so-called “subsequent reactivation effect” (SRE), by comparing neural signals during cued reactivation of subsequently remembered vs. forgotten items. The results of the proposed project will have the potential to improve our knowledge of the behavioral effects and neural underpinnings of successful reactivations during wakefulness and sleep, their functional interaction and memory formation in general. From an application-oriented view (e.g. educational settings), getting a clearer picture of the reactivation processes during wakefulness and sleep would be of utmost importance.