Memória Operacional: Modulação pelos processos circadiano e homeostático da regulação sono-vigília
Data
2014-04-30
Autores
Ginani, Giuliano Emerenciano 
Orientadores
Pompeia, Sabine
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
The multicomponent model of working memory (MCMWM) proposes a quadripartite system that includes temporary maintenance (visual, spatial and phonological) and manipulation of information (executive functions). It has not been established whether and to what extent the circadian and homeostatic oscillations influence the performance on different subsystems of MCMWM, despite clear evidence of these effects in other cognitive processes. Here we investigate, during 36 hours of continuous wakefulness (from 08:00 to 20:00 the next day), circadian and sleep pressure effects on performance in representative tests of the different subsystems of MCMWM, including measures of working memory capacity (WMC) and executive updating, switching and inhibition . We also evaluate how these subsystems are related to changes in alertness / vigilance, mood, metacognition and intensity identification of six types of facial expressions. Participants were 21 healthy young men with indifferent chronotype. The only MCMWM measures that showed no circadian rhythmicity were the spatial storage and executive shifting. All others exhibited specific rhythms that were not parallel to alert / vigilance / sleepiness except for the visual and phonological storage (maximum 20:00 to 21:00 h; minimum 04:00 to 5:00 h). Only executive inhibition and WMC measures were sensitive to sleep pressure with the worst performance in the morning after the night of extended wakefulness, differing, thus, from the effects of alert / vigilance / sleepiness which became evident during the previous night. Contrary to measure negative affect, subjective ratings of positive affect and attention showed circadian rhythmicity (maximum 09:00 to 10:00 h; minimum 02:00 to 03:00 h) and decreased with increasing time awake, even before night of extended vigilance. This pattern of results were not associated to the MCMWM subsystems and alert / objective attention. Only the identification of disgust faces were affected by extended wakefulness. Reports of cognitive effort involved in tasks not explain the patterns of circadian rhythms, nor the patterns of impairment induced by extended wakefulness. Overall, we found that most of the MCMWM subsystems, WMC and executive domains exhibit circadian rhythmicity, that few are susceptible to extended wakefulness and that these patterns are not similar to the effects of changes in alert / vigilance / sleepiness or subjective evaluations of mood. These results can serve as a guide for selecting appropriate time to assess the MCMWM and has implications for situations that extended wakefulness is involved, such as academic performance, and shift work.
A presente tese inclui uma revisão da literatura e resultados experimentais sobre o tema memória operacional, sua variação circadiana e susceptibilidade à vigília estendida em jovens saudáveis do sexo masculino com cronotipo indiferente. A memória operacional é um constructo que serve como uma interface entre a percepção, a memória de longo prazo e a ação (Baddeley, 2012). Provavelmente o modelo mais citado desse conceito é o modelo de múltiplos componentes de memória operacional (MMCMO), que propõe um sistema de capacidade limitada em que um subsistema de atenção (executivo central) controla subsistemas suplementares de armazenamento (Baddeley, 2012). Mais especificamente, neste modelo o executivo central é um sistema atencional que é responsável por várias funções executivas (Baddeley, 2012), que regulam a cognição e comportamento e estão relacionadas principalmente ao funcionamento do córtex pré-frontal (ver Miyake e Friedman, 2012). As funções executivas englobam vários processos que são relacionados, mas que são dissociáveis em pelo menos três domínios: de inibição de respostas preponderantes, atualização e alternância (Miyake et al. 2000; ver também Jurado e Rosselli, 2007; Baddeley, 2012). Os subsistemas de armazenamento do MMCMO são a alça fonológica, que armazena informações verbal/fonológica e, possivelmente, acústicas, o esboço visuoespacial, que armazena informações visuoespaciais (embora tenha sido proposto que a manutenção visual e espacial de informações também pode ser dissociada) e o retentor episódico, que mantém temporariamente informações episódicas evocadas da memória de longo prazo e informações multimodais integradas (ver Baddeley, 2012). Assim, o presente estudo propõe a utilização de uma bateria de testes construída com base no MMCMO e a proposta de Miyake et al. (2000) sobre o fracionamento das funções executivas como referenciais teóricos. Os sujeitos experimentais foram jovens 19 e saudáveis do sexo masculino com cronotipo indiferente. O experimento se deu ao longo de 36 horas de vigília estendida, sendo a bateria de testes realizada a cada quatro horas. Para evitar viés devido à inespecificidade da tarefa, mesmo que isso não seja possível alcançar por completo (ver Jackson et al. 2013), foram utilizados testes que são considerados representativos dos domínios sob investigação em publicações clássicas (Baddeley, 2012; Miyake et al. 2000). Não houve a intenção de determinar a contribuição dos efeitos circadianos e homeostáticos separadamente no desempenho, para o qual seria necessário um protocolo de dessincronização forçada (ver Blatter e Cajochen, 2007). Em vez disso, o objetivo foi caracterizar o desempenho em diferentes momentos do dia / noite e durante todo o dia após uma noite de vigília estendida com as pistas de tempo habituais disponíveis para os voluntários, de modo a refletir o desempenho em circunstâncias naturais. A introdução apresenta o estado da arte sobre memória operacional, seus modelos de estudo e o referencial teórico adotado. Serão descritos também fundamentos sobre a relação entre memória operacional e domínios cognitivos a ela inter-relacionados, atenção e humor. Após apresentar os domínios cognitivos serão discutidos os achados da literatura sobre a variação circadiana destes domínios, bem como os efeitos da vigília estendida sobre os mesmos. Com esta revisão serão apresentadas as hipóteses utilizadas na literatura para explicar tais efeitos cognitivos e suas possíveis predições dos resultados, serão apontadas as lacunas de conhecimento que pretendemos esclarecer com o experimento proposto e serão discutidas as dificuldades metodológicas neste tipo de estudo. Em seguida serão apresentados os objetivos do estudo, embasados em nossa introdução, um detalhamento da metodologia empregada, com a descrição pormenorizada dos testes aplicados e análise estatística empregada. Os resultados são então descritos separados por domínio, onde serão destacados os resultados relativos à variação circadiana e efeitos de vigília estendida, seguidos pela discussão onde se 20 fez os contrapontos com a literatura. Uma discussão geral é feita no final onde são inseridos os principais pontos de conclusão. Inserimos uma sessão com anexos que inclui resultados de teses realizados na padronização do experimento, que também contém informações e detalhes sobre as medidas utilizadas e de publicações obtidas a partir de dados suplementares colhidos neste mesmo experimento.
A presente tese inclui uma revisão da literatura e resultados experimentais sobre o tema memória operacional, sua variação circadiana e susceptibilidade à vigília estendida em jovens saudáveis do sexo masculino com cronotipo indiferente. A memória operacional é um constructo que serve como uma interface entre a percepção, a memória de longo prazo e a ação (Baddeley, 2012). Provavelmente o modelo mais citado desse conceito é o modelo de múltiplos componentes de memória operacional (MMCMO), que propõe um sistema de capacidade limitada em que um subsistema de atenção (executivo central) controla subsistemas suplementares de armazenamento (Baddeley, 2012). Mais especificamente, neste modelo o executivo central é um sistema atencional que é responsável por várias funções executivas (Baddeley, 2012), que regulam a cognição e comportamento e estão relacionadas principalmente ao funcionamento do córtex pré-frontal (ver Miyake e Friedman, 2012). As funções executivas englobam vários processos que são relacionados, mas que são dissociáveis em pelo menos três domínios: de inibição de respostas preponderantes, atualização e alternância (Miyake et al. 2000; ver também Jurado e Rosselli, 2007; Baddeley, 2012). Os subsistemas de armazenamento do MMCMO são a alça fonológica, que armazena informações verbal/fonológica e, possivelmente, acústicas, o esboço visuoespacial, que armazena informações visuoespaciais (embora tenha sido proposto que a manutenção visual e espacial de informações também pode ser dissociada) e o retentor episódico, que mantém temporariamente informações episódicas evocadas da memória de longo prazo e informações multimodais integradas (ver Baddeley, 2012). Assim, o presente estudo propõe a utilização de uma bateria de testes construída com base no MMCMO e a proposta de Miyake et al. (2000) sobre o fracionamento das funções executivas como referenciais teóricos. Os sujeitos experimentais foram jovens 19 e saudáveis do sexo masculino com cronotipo indiferente. O experimento se deu ao longo de 36 horas de vigília estendida, sendo a bateria de testes realizada a cada quatro horas. Para evitar viés devido à inespecificidade da tarefa, mesmo que isso não seja possível alcançar por completo (ver Jackson et al. 2013), foram utilizados testes que são considerados representativos dos domínios sob investigação em publicações clássicas (Baddeley, 2012; Miyake et al. 2000). Não houve a intenção de determinar a contribuição dos efeitos circadianos e homeostáticos separadamente no desempenho, para o qual seria necessário um protocolo de dessincronização forçada (ver Blatter e Cajochen, 2007). Em vez disso, o objetivo foi caracterizar o desempenho em diferentes momentos do dia / noite e durante todo o dia após uma noite de vigília estendida com as pistas de tempo habituais disponíveis para os voluntários, de modo a refletir o desempenho em circunstâncias naturais. A introdução apresenta o estado da arte sobre memória operacional, seus modelos de estudo e o referencial teórico adotado. Serão descritos também fundamentos sobre a relação entre memória operacional e domínios cognitivos a ela inter-relacionados, atenção e humor. Após apresentar os domínios cognitivos serão discutidos os achados da literatura sobre a variação circadiana destes domínios, bem como os efeitos da vigília estendida sobre os mesmos. Com esta revisão serão apresentadas as hipóteses utilizadas na literatura para explicar tais efeitos cognitivos e suas possíveis predições dos resultados, serão apontadas as lacunas de conhecimento que pretendemos esclarecer com o experimento proposto e serão discutidas as dificuldades metodológicas neste tipo de estudo. Em seguida serão apresentados os objetivos do estudo, embasados em nossa introdução, um detalhamento da metodologia empregada, com a descrição pormenorizada dos testes aplicados e análise estatística empregada. Os resultados são então descritos separados por domínio, onde serão destacados os resultados relativos à variação circadiana e efeitos de vigília estendida, seguidos pela discussão onde se 20 fez os contrapontos com a literatura. Uma discussão geral é feita no final onde são inseridos os principais pontos de conclusão. Inserimos uma sessão com anexos que inclui resultados de teses realizados na padronização do experimento, que também contém informações e detalhes sobre as medidas utilizadas e de publicações obtidas a partir de dados suplementares colhidos neste mesmo experimento.
Descrição
Citação
GINANI, Giuliano Emerenciano. Memória Operacional: Modulação pelos processos circadiano e homeostático da regulação sono-vigília. 2014. 190 f. Tese (Doutorado) - Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São Paulo, 2014.