人間の認知能力に関連するスリープスピンドルのタイムロックされた脳の活性化

同時の脳波と機能的磁気共鳴イメージング（EEG-FMRI）研究により、脳の活性化がスピンドルにタイムロックされていることが明らかになりました。しかし、これらのスピンドル関連の脳活性化の機能的重要性は理解されていません。EEGの研究では、紡錘体の電気生理学的特性（例えば、密度、振幅、持続時間）の個人間の違いは、「推論」能力（つまり、「流体知能」;問題解決スキル、論理を採用する能力、複雑なパターンを識別しますが、短期のメモリ（STM）や言葉による能力ではありません。新しい学習中に採用された脳領域のスピンドル依存の再活性化は、夜間から夜の変動がオフラインメモリ処理を反映していることを示唆しています。ただし、スピンドルイベント中に動員される脳活性化の安定した特性のような個人の違いの機能的意義は不明です。EEG-FMRI睡眠記録を使用して、脳の活性化のサブセットがスピンドルにタイムロックされたサブセットは、推論能力に特に関連しているが、STMまたは言語能力とは無関係であることがわかりました。したがって、より高い液体知能を持つ個人は、自発的なスピンドルイベント中に補充される脳領域のより大きな活性化を持っていることを示唆しています。これは、睡眠紡錘体の機能と、推論の能力をサポートする脳の活動をさらに理解するための最初のステップとして機能する可能性があります。

Simultaneous electroencephalography and functional magnetic resonance imaging (EEG-fMRI) studies have revealed brain activations time-locked to spindles. Yet, the functional significance of these spindle-related brain activations is not understood. EEG studies have shown that inter-individual differences in the electrophysiological characteristics of spindles (e.g., density, amplitude, duration) are highly correlated with "Reasoning" abilities (i.e., "fluid intelligence"; problem solving skills, the ability to employ logic, identify complex patterns), but not short-term memory (STM) or verbal abilities. Spindle-dependent reactivation of brain areas recruited during new learning suggests night-to-night variations reflect offline memory processing. However, the functional significance of stable, trait-like inter-individual differences in brain activations recruited during spindle events is unknown. Using EEG-fMRI sleep recordings, we found that a subset of brain activations time-locked to spindles were specifically related to Reasoning abilities but were unrelated to STM or verbal abilities. Thus, suggesting that individuals with higher fluid intelligence have greater activation of brain regions recruited during spontaneous spindle events. This may serve as a first step to further understand the function of sleep spindles and the brain activity which supports the capacity for Reasoning.