The impact of prior knowledge on sleep and memory in children: behavior and neuronal correlates
Human Cognitive and Systems Neuroscience
Final Report Abstract
Das kindliche Gehirn weist eine enorme Fähigkeit zur Plastizität auf. Allerdings ist bei Kindern ein Faktor, der sich förderlich auf Prozesse der neuronalen Plastizität auswirken kann, relativ gering ausgeprägt: im Vergleich zu Erwachsenen verfügen diese über deutlich weniger Vorwissen bezüglich verschiedenster neu zu lernender Fähigkeiten. Voran gegangene Studien zeigen, dass die Deltaaktivität im nächtlichen Tiefschlaf ein Abbild für neuronale lernabhängige Plastizität darstellt. Zum Beispiel führt das Erlernen einer Aufgaben zu einem lokalen Anstieg in der Deltaaktivität in einem sich dem Lernen anschließenden Schlafintervall. Im vorliegenden Projekt, das am Kinderspital der Universität Zürich durchgeführt wurde, sollte der Zusammenhang zwischen dem Lernen neuer Gedächtnisinhalte, der nächtlichen Deltaaktivität und dem Vorhandensein von Vorwissen untersucht werden. 15 Kinder im Alter von 9-11 Jahren, 14 Jugendliche (12-17 Jahre) und 17 Erwachsene (18-25 Jahre) führten eine visuomotorische Adaptationsaufgabe am Abend vor einem Intervall nächtlichen Schlafes durch. Die Analyse der Daten zeigt, dass i) Kinder im Vergleich zu Jugendlichen und Erwachsenen einen stärkeren lernabhängigen Anstieg in der Deltaaktivität lokal über der Region, die am Lernprozess beteiligt ist, aufweisen; und ii) dies nur durch die Gruppe der Kinder bedingt wurde, die bereits über Vorwissen bezüglich der Lernaufgabe verfügten. Die Ergebnisse belegen das hohe Potential des kindlichen Gehirns für neuronale Plastizität, das jedoch erst durch das Vorhandensein von Vorwissen vollständig ausgeschöpft werden kann. In zukünftigen Studien sollte die Frage nach der Relevanz des lernabhängigen Deltaanstieges für die Langzeitgedächtnisbildung bei Kindern untersucht werden. Die in diesem Projekt verwendete Methode, Deltaaktivität im nächtlichen Schlaf mittels hochauflösendem EEG zu messen, stellt eine sehr sensitive und leicht anwendbare Methode zur Bestimmung sensitiver Perioden während der Kindheit dar. Es werden damit neue Möglichkeiten der neurowissenschaftlich orientierten entwicklungspsychologischen Forschung aufgezeigt.
Publications
- (2014). Experience-dependent plasticity changes across human development. J Neurosci, 34(37): 12568:75
Wilhelm I, Kurth S, Ringli M, Mouthon AL, Geiger A, Jenni OG, Huber R
(See online at https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0962-14.2014)
