Neurophysiological indicators of emotional and cognitive maturation of the human brain in the mirror of emerging and developing dreams in children  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
105367
Type K
Principal investigator Bódizs, Róbert
Title in Hungarian Az emberi agy érzelmi és kognitív fejlődésének idegélettani mutatói a gyerekkori álmodás kialakulásának és ontogenezisének tükrében
Title in English Neurophysiological indicators of emotional and cognitive maturation of the human brain in the mirror of emerging and developing dreams in children
Keywords in Hungarian alvás EEG, álmodás, fejlődés, agyi érés, végrehajtó funkciók, érzelmi szabályozás
Keywords in English sleep EEG, dreaming, development, brain maturation, executive functions, affective regulation
Discipline
Psychology (Council of Humanities and Social Sciences)100 %
Ortelius classification: Developmental psychology
Panel Psychology and Education
Department or equivalent Dept. of Behavioral Sciences (Semmelweis University)
Starting date 2012-09-01
Closing date 2014-12-31
Funding (in million HUF) 14.728
FTE (full time equivalent) 0.77
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

Az álomkutatás ma elfogadott elméletei - leginkább felnőttek vizsgálataira alapozva- , a REM alvás és az álmodás szerepét az érzelmi integrációban és szabályozásban látják, amely egy fronto-limbikus rendszerhez kötődő éjszakai érzelmi információfeldolgozás révén jön létre. Az álmodás fejlődéstani megközelítése azonban, figyelmen kívül hagyva az érzelmek jelentős befolyását az emlékek és a narráció szervezésében, csupán kognitív teljesítményként értelmezi az álmodást. A gyermekek mért kognitív- (memória, verbalitás) és szociális képességei azonban messze nem magyarázzák az álmok ritka felidézését, a narratív és tartalombéli szegénységet. Az érzelmi integrációban több kognitív képesség (beleértve az érzelmi és végrehajtó gátló funkciókat) is szerepet játszik, amelyek hozzájárulnak az érzelemgazdag emlékek narratív kontextusba helyezéséhez. A magasabbrendű kognitív működés jellemezhető az agy kapcsolatrendszerének lokális (EEG teljesítmény) és rendszerszintű (EEG koherencia) tulajdonságaival, melyek a gyermekkortól a felnőtt korig ívelő érési folyamat során alakulnak ki. Célunk ezen tulajdonságok vizsgálata a 4-8 éves korú gyerekek alvás EEG-jének elemzésével. Az eddigi megfigyelések szerint az álmodás szignifikáns változásokon megy át ebben a korban, az agy érési folyamatának mutatóiról azonban keveset tudunk.
Az álmodás ontogenezisének, - neuropszichológiai és intelligencia tesztek, illetve kötődés vizsgálat által mért - értelmi és érzelmi feldolgozásnak és a neurális rendszerek érésnek párhuzamos vizsgálatával szeretnénk átfogó képet kidolgozni a gyerekek kognitív és affektív fejlődésének összefüggéseiről és megjelenéséről az alvás és álmodás jellemzőiben, változásában.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

A jelen kutatás az álmodás folyamatainak és a REM alvásra specifikus fronto-limbikus/kognitív-affektív párbeszédnek vizsgálatát tűzi ki célul 4-8 éves korú gyerekek körében. Mivel a fenti mechanizmusokat illetően csak felnőtt-vizsgálatokról van tudomásunk, tanulmányunk a fejlődéspszichológiai és -élettani irodalom egy fontos hiányosságát szeretné pótolni. Az álmodás és a narratív képességek ontogenezisét párhuzamosan kívánjuk helyezni a kognitív és érzelmi feldolgozás fejlődésével és a neurális rendszerek érésével. Célunk a neurális érési mechanizmusokról, illetve az érzelmi és értelmi fejlődés megfigyelhető viselkedési korrelátumairól szerzett tudást integrálva vizsgálni a gyerekek álmodásának és álom-narratíváinak tükrében.
Legfontosabb - felnőtt tanulmányokon alapuló - feltevésünk, hogy az álmodás érzelmi integrációban játszott szerepe több kognitív képességhez is kötődik, ezáltal úgy tekinthetünk rá, mint a frontális és limbikus agyterületek dinamikus együttműködésének a mentális megnyilvánulására. Így a kognitív és érzelmi működésben illetve agyi érésben bekövetkező változások tükröződni fognak a gyerekek álmodásában, álomnarratíváiban (mint az álombeszámolók gyakorisága, narratív komplexitása, érzelmi vonásai, a mozgás megjelenése, az álomtartalom gazdagsága). A kutatás első része arra keresi a választ, hogy van-e összefüggés az álmok jellemzői és a 4-8 éves gyerekek megfigyelhető kognitív és érzelmi funkciói között; a második rész az agyi érésre fókuszál: kapcsolatban van-e a neurális rendszerek alvás-ébrenlét állapotokra specifikus oszcillációkban megnyilatkozó fejlettsége a kognitív és érzelmi képességekkel, illetve az álmodás és álomnarratívák jellemzőivel.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

A gyerekek álmodásának neurofiziológiai és kognitív/érzelmi fejlődési jellemzőinek megismerése hozzájárulhat az emberi álmodással, különösen az álmok kialakulásával, az álmodás fejlődésével kapcsolatos tudásunkhoz. Mivel a gyerekek álmodásának és főleg az álmok biológiai hátterének vizsgálata szinte teljesen hiányzik a szakirodalomból, úgy gondoljuk, hogy az alapos kvantitatív EEG elemzés és a gyerekek átfogó, kognitív és érzelmi képességekre is kiterjedő vizsgálata érdemben hozzájárulhatna az érzelmi információ-feldolgozásról és az álmodásban illetve alvásban jellemző kérgi kapcsolatokról alkotott mai tudásunk gyarapodásához. Az érzelmi működés és exekutív ön-szabályozás fejlődéséről illetve az agyi érés mutatóiról összegyűjtött információink mind szelektíven vagy egyik vagy másik előbb említett területre koncentráló vizsgálatból származnak. Tudomásunk szerint az irodalomból hiányzik az olyan kutatás, amely megpróbálná a fejlődés ezen aspektusait egy integratív szemlélet keretében egyszerre vizsgálni, főként nem az álmodás és az álomnarratívák ontogenezisével összekapcsolva. Ezért integrációs kísérletünk egyedülállónak és hiánypótlónak mondható mind az agyi mechanizmusok fejlődési jellemzőinek, mind a gyerekek kognitív és affektív működésének kutatási területén. A fenti tulajdonságok gyermekkori fejlődésének vizsgálata rámutathat az álmok kialakulásának és az érzelmi információ feldolgozás folytonosságának fejlődéstani vonatkozásaira is. Az eredmények továbbá tágíthatják és finomíthatják a felnőttek álmodására alapozó neuro-kognitív álomteóriák perspektíváját mivel a viselkedési- és neurofiziológiai- tényezők mellett a fejlődési jellemzőket is vizsgálat alá vesszük.
Mivel a rossz álmok és rémálmok előfordulása - más alvászavarokéval együtt - lényegesen magasabb gyerekkorban, mint felnőttkorban, reméljük, hogy eredményeink hozzájárulnak e specifikus alvászavar jobb megértéséhez és hatékony kezeléséhez.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média illetve az adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

A gyerekek álmodásának vizsgálata elhanyagolt kutatási terület. Az álmodás és az alvás álomtevékenységben gazdag fázisának ma elfogadott elméletei az agyi kognitív és érzelmi hálózatok működésének eredményeképp létrejövő érzelmi integrációban és a szabályozásban látják a REM alvás és álmodás szerepét. A gyerekek álmodásának alakulásának kapcsolatos fejlődéspszichológiai megközelítés azonban a mai napig kizárólag kognitív teljesítményként tekint az álmodásra olyan korábbi vizsgálatokat véve alapul, amelyek igen szegényesnek találták a gyerekek álmodását a felnőttekéhez képest - mind az álombeszámolók gyakoriságát, mind az álmok tartalmát és érzelmi töltetét tekintve. Ez a megközelítés nem veszi figyelembe a gyerekek ismert kognitív és szociális képességei és álmodásuk megfigyelt jegyei között feszülő ellentmondást, és nem számol az érzelmi szabályozás lehetséges szerepével az álmodásban. Kutatásunkban szeretnénk a gyerekek álmodását tágabb kontextusba helyezni az érzelmi és kognitív fejlődésük és az agy érésének együttes vizsgálatával. Miközben a 4 és 8 év közötti gyerekek álmodása jelentős változásokon megy át, az agyi érés mutatóiról keveset tudunk. Álombeszámolók gyűjtése és tartalomelemzése mellett sor kerül a kognitív és érzelmi fejlődés mérésére intelligenciát, végrehajtó funkciókat és érzelmi szabályozást vizsgáló tesztekkel. A fejlődő agy helyi és rendszerszintű tulajdonságainak vizsgálatára a nappali műtermékek elkerülésének érdekében alvás EEG mérését választottunk. Tanulmányunkkal az álombeszámolók narratíváin keresztül szeretnénk egy összefogó keretrendszerben értelmezni a gyerekek érzelmi és kognitív fejlődését illetve neurális érését.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

Recent evidence of dream research in adults have proven the essential role of REM sleep and dreaming in the process of emotional integration and regulation by the active functioning of a fronto-limbic network involved in overnight emotional reprocessing.
Developmental studies still consider dreaming as a cognitive performance, and tend to ignore the possible role of emotional loads in memory and narrative structuring, that leaves an apparent gap between the proven cognitive and social capacities of children and the observed rudimentary features of their dream narratives.
We suggest that the emotional integration in dreaming is sub-served by a variety of cognitive skills (ex. emotional and executive inhibition) that contribute to the narrative contextualization of affect laden memories. The higher level of cognitive functioning can be described by local (EEG power) or distant (EEG coherence) network properties of the brain, that are supposed to undergo a maturation process from childhood to adulthood. We aim to examine the maturation of these properties by recording overnight sleep EEG in 4-8 year old children, when dreaming is supposed to undergo significant changes and indicators of brain maturation is less well observed.
On the whole we aim to approach the development of dreaming in parallel with development of cognitive and emotional processing (measured by neuropsychological and intelligent tests and assessing attachment related emotional regulation) as reflected in brain maturation, thus constructing a comprehensive picture of the interplay between cognitive and emotional development of children and how it can be reflected in the changes in sleep and dreaming.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

In the present research we aim to shed light on the mechanisms of dreaming, and to investigate the fronto-limbic/ cognitive-affective dialogue specific for REM sleep in children of 4 to 8 years. Given that the above mechanisms are investigated only for adults, we intend to fill an apparent gap in human development. We also aim to approach the development of dreaming and of the narrative abilities in parallel with development of cognitive and emotional processing as reflected in brain maturation. Thus integrating the underlying brain mechanisms and maturation processes with the observable behavioral correlates of emotional and cognitive development, in the reflection of dreaming and dream narratives.
Our primary hypothesis based on adult studies is that emotional integration in dreaming is sub-served by a variety of cognitive skills and in this way, dreaming seems to be the mental reflection of the dynamic coalition of frontal and limbic brain regions and such changes in cognitive and affective performance and brain maturation will reflect in the characteristics of children’s dream narratives (such as frequency of dream reports, narrative complexity, emotional and kinematical features, richness of dream content).
In the first part of our research we aim to find answers to the question whether dream properties correlate with the observable cognitive and emotional functioning of children between the ages of 4-8 years. In the second part the question is whether underlying brain maturation can be directly connected to either cognitive or emotional performance or to characteristics of dream style and dream narratives in the same children.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

We consider that the neuropsychological and cognitive/emotional developmental characterization of children’s dreaming would facilitate our scientific understanding of the mechanism of the formation and ontogenesis of dreaming in humans. Since the examination of children’s dreaming, and especially the biological markers of their dreams is scarce or eventually lacking in the literature, we consider that the sophisticated quantitative sleep EEG analysis and cognitive emotional assessment of children will complement the existing theories about emotional information processing and also the cortical network properties of dreaming sleep.
Data on the development of emotional functioning, executive self-regulation or indicators of brain maturation are available in studies that focus on one or the other in isolation. To our knowledge there have been no studies aiming to investigate these fields of development in an integrated manner and especially not viewing it through the ontogenesis of dreaming and dream narratives. Thus we consider our integration attempt to be unique and gap filling in the understanding of developmental aspects of brain mechanisms and cognitive/emotional functioning of children. Investigating the development of the above properties in childhood will contribute to a better understanding of the continuity of dream formation and emotional information processing through childhood into adulthood. The results will also help to widen or reconsider the perspectives and theories in adult dream research, integrating it not only to a behavioral and neurophysiologic paradigm but also adding the ontogenetic aspects to the present views.
As the prevalence of bad dreams and nightmares – along with other sleep disturbances – is significantly higher in childhood than it is later in adulthood we hope that our results would contribute to the effective treatment of this specific sleep disorder.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

The study of children’s dreaming is a poorly investigated field of dream research. Recent theories - based on adult results - have proven the essential role of REM sleep and dreaming in the processes of emotional integration and regulation through the active functioning of a cognitive-emotional network of the human brain.
Developmental dream studies still consider dreaming as a cognitive performance on the basis of earlier studies that found children’s dreams rudimentary in report frequency, content and emotional load compared to adults’. This approach leaves an apparent gap between the proved cognitive and social capacities of children and their observed dream features and ignores the possible role of emotional regulation in dreaming.
In our study we aim to place the investigation of children’s dreaming in a wider perspective considering their emotional and cognitive development and measuring different indicators of the maturing brain. We intend to do this at the age between 4 and 8 years when dreaming is supposed to undergo significant changes and indicators of brain maturation is less well observed. We aim to measure cognitive and emotional development (by testing for intelligence, executive functioning and emotional regulation), along with collecting and content analyzing dreams. We chose sleep EEG for examining the features of brain maturation as it is free from daytime artifacts and provides enough information to investigate local and distant characteristics of the maturing brain.
With this study we aim to develop an integrative framework of children’s emotional and cognitive development and brain maturation through the mirror of their dream narratives.





 

Final report

 
Results in Hungarian
Hipotézisünk szerint az alvás és az álmodás bepillantást nyújthatnak a kisgyerekkori neurokognitív és affektív fejlődésbe. Kidolgoztunk egy új, 4-8 éves korra adaptált álominterjút. Kimutattuk, hogy a kisgyerekkori álombeszámolók összemérhetőek a felnőtt standardokkal (karakterek, tevékenységek, interakciók, emóciók, én-reprezentáció és mozgásábrázolás). Mégis a gyerekek álomnarratívái bizonyos fejlődési mintázatot követnek (beszámolók hossza, az álmodó által kezdeményezett cselekvések és a kogníció). Számos álom-jellemző pozitívan korrelál a végrehajtó funkciókkal. Feltételeztük, hogy a frontális alvásiorsó-aszimmetria bal féltekére lateralizáltsága tükrözi a fejlődés során hangsúlyozódó bal féltekei dominanciát. Ennek megfelelően az alvási orsók bal féltekére lateralizáltsága pozitívan korrelált számos álom-jellemzővel. Az EEG delta teljesítmények életkor-függő előretolódása, bizonytalan mutatója az agy caudo-rostralis érési irányának. Az alvási orsózás illetve annak a kognitív-affektív funkciókkal való hipotetikus kapcsolatának beható elemzése csak kisszámú megbízható korrelációt eredményezett. Nem sikerült megerősítenünk a neurális konnektivitás egészleges, érés-függő fokozódását, ehelyett a REM-ben mért 11-15 Hz-es szinkronizáció negatív álombeli emóciókat előrejelző voltát megerősítő adatokat találtunk. Végül, de nem utolsó sorban az alvás makrostruktúrájának elemzése megerősítette az álomfelidézés arousal-előhívás modelljét gyerekek körében is.
Results in English
Here we hypothesize that sleep and dreaming are the clearest windows through which to view pre-schoolers neurocognitive and affective development. We constructed a novel method of longitudinal dream report sampling in 4-8 years olds. Pre-schooler’s dream reports are comparable to adult standards (dream characters, dream activities, interactions, emotions, self-representation and kinematic imagery). However, children’s dream narratives follow a developmental pattern (report length, self-initiated actions, cognitions). Several dreaming features correlated with executive functions. Left-lateralized frontal EEG spindling asymmetry was hypothesized to reflect the developmentally acquired left hemispheric dominance. Indeed left hemispheric lateralization in spindling correlated positively with several dream-features. Caudo-rostral maturation of the brain was not reflected in the anteriorization of delta power, however. Analysing sleep spindling and its hypothesized relationship with cognitive-affective functioning revealed only a few reliable correlations. We found no evidence for the overall maturation-related increase in neural connectivity. Synchronization of 11-15 Hz REM sleep EEG was found to index negative dream emotions instead. Last, but not least the macrostructural analysis of sleep supported the arousal-retrieval model of dream recall in children.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=105367
Decision
Yes





 

List of publications

 
Sándor P, Szakadát S, Kertész K and Bódizs R: Content analysis of 4 to 8 year-old children’s dream reports. , Front. Psychol. 6:534. doi: 10.3389/fpsyg.2015.00534, 2015
Sándor P, Kertész K, Szakadát S, Bódizs R: Development of Dreaming: Content Analysis of the Dream Narratives of 4 ‐ 8 ‐ Year ‐ old Children, International Association for the Study of Dreams Annual Conference, 2014
Sándor Piroska, Bódizs Róbert: Gyerekek álmai: módszerek és eredmények a gyerekálmodás kutatásában Freudtól napjainkig – kritikai áttekintés, PSYCHIATRIA HUNG 29: (3) 257-272, 2014
Sándor Piroska, Szakadát Sára, Bódizs Róbert: Ontogeny of dreaming: a review of empirical studies, SLEEP MED REV 18: (5) 435-449, 2014




Back »