Project

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Identifying Memory Reactivation during Sleep

Applicant Schreiner Thomas
Number 174450
Funding scheme Advanced Postdoc.Mobility
Research institution Translational Neuroscience School of Psychology University of Birmingham
Institution of higher education Institution abroad - IACH
Main discipline Psychology
Start/End 01.01.2018 - 30.06.2019
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Keywords (5)

sleep; memory ; consolidation; reactivation; neural oscillations

Lay Summary (German)

Lead
Schlaf spielt eine kritische Rolle bei der Integration und Stärkung von Gedächtnisinhalten. Das Ziel des folgenden Projektes ist es zu zeigen, dass die gedächtnisförderliche Funktion des Schlafes im Menschen auf spontanen Reaktivierungen zuvor gelernter Gedächtnisinhalte beruht.
Lay summary

Es wird angenommen, dass neu gelernte Gedächtnisinhalte im Schlaf spontan reaktiviert werden und dadurch zu einer Stärkung dieser Gedächtnisinhalte führt. Im Tiermodell konnten die Reaktivierung von Gedächtnisspuren im Schlaf bereits erfasst werden.  Im Menschen konnte bisher die Relevanz von Reaktivierungsprozesse nur indirekt über sogenannte cueing-Studien gezeigt werden. Hier werden zuvor gelernter Inhalte im Schlaf  präsentiert um Reaktivierungen auszulösen und die Gedächtnisleistung zu verbessern. Trotz dieser ersten, indirekten Befunde fehlen jedoch unmittelbare Beweise für die spontane Reaktivierung von Gedächtnisinhalte im Menschen.

Das Ziel dieses Projekts ist es durch die Kombination multivariater Techniken, die es erlauben zu erfassen wie Informationen im Gehirn repräsentiert und verarbeitet werden, und dem cueing von Gedächtnisinhalten im Schlaf spontane Reaktivierungen im Menschen zu erfassen. Das Cueing wird verwendet werden um die Reaktivierung von Gedächtnisspuren mit Hilfe von elektroenzephalographischen Aufnahmen und multivariaten Methoden zu bestimmen. Daraufhin soll dieser neuronale ‚Fingerabdruck’ verwendet werden um spontane Reaktivierungsprozesse im Schlaf zu entdecken. 

Die Resultate dieses Projekts sollen unseren Wissensstand über die Mechanismen von Gedächtnisprozessen im Schlaf  stark verbessern. Aus anwendungsbezogener Perspektive (schulisches, klinisches Umfeld) ist ein besseres Verständnis der schlafbezogenen Gedächtnis-mechanismen von besonderer Bedeutung. 

Direct link to Lay Summary Last update: 13.12.2017

Responsible applicant and co-applicants

Publications

Publication
Sleep: Rock and Swing versus Toss and Turn
Schreiner Thomas, Staresina Bernhard P. (2019), Sleep: Rock and Swing versus Toss and Turn, in Current Biology, 29(3), R86-R88.
No effect of vocabulary reactivation in older adults
Cordi Maren Jasmin, Schreiner Thomas, Rasch Björn (2018), No effect of vocabulary reactivation in older adults, in Neuropsychologia, 119, 253-261.

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
Workshop for Young Sleep Researchers Talk given at a conference The Whats and Whens of Targeted Memory Reactivation 25.06.2019 University of Fribourg, Switzerland Schreiner Thomas;
Psychology colloquia Individual talk Characterizing memory reactivation during sleep in humans 03.05.2019 University of Cardiff, Wales, Great Britain and Northern Ireland Schreiner Thomas;
Experimental Psychology Society Meeting Talk given at a conference Identifying memory reactivations using MEG 08.01.2019 University College, London, Great Britain and Northern Ireland Schreiner Thomas;
Replay @ Cubric Talk given at a conference Identifying memory reactivations using MEG. 13.09.2018 University of Cardiff, Wales, Great Britain and Northern Ireland Schreiner Thomas;


Associated projects

Number Title Start Funding scheme
164994 The role of memory reactivations during wakefulness and sleep 01.07.2016 Early Postdoc.Mobility

Abstract

Sleep plays a crucial role for the integration and consolidation of new experiences into long-term memory. The aim of the planned project is to demonstrate that spontaneous memory replay underlies the beneficial effects of sleep on memory formation in humans. Furthermore, the project will depict the neural dynamics conveying the reactivation and redistribution of memories during sleep.By using electroencephalography and multivariate analysis methods, I am planning to directly investigate whether the content of previously learned experiences is reinstated during human sleep. Until recently the ability to detect memory reactivation in the brain has been restricted to invasive recordings in rodents, making it challenging to transfer those techniques to human research. However, exciting developments of multivariate analysis approaches has yielded a strong means to capture stimulus-specific brain patterns. By combining these cutting edge approaches with the cueing of memories during sleep I will test whether spontaneous reactivation processes during sleep can be detected noninvasively in humans.I will cue memories during sleep to capture the reinstatement of individual memories. Subsequently this ‘neural fingerprint’ will be used to detect spontaneous reactivation processes. Thereby, this work will go beyond previous approaches of memory-cueing during sleep, as the detection of spontaneous reactivation processes via cueing will not only allow for proving the reinstatement of individual memories, but also help to identify the unaltered key cortical processes conveying the reactivation and redistribution of memories during sleep.The results of the proposed project will greatly enhance our knowledge concerning the mechanisms of offline memory processes in humans and integrate them with current accounts stemming from animal models. Thereby they will extensively contribute to comprehensive theories of memory. From an application-oriented view (e.g. educational / clinical settings) a better understanding of the neural mechanisms underlying the beneficial effect of sleep on memory formation is of utmost interest.
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