Свързано съдържание
- Зебра финч мечтае малка мечта за мелодия
Майка ми е едно от петте деца, така че има много истории за злополуките на нея и братята си. Един от любимите ми се върти около моя „странен“ чичо Дорси и ранните му научни начинания. Когато моята майка беше на около осем години, по-големият й брат всяка вечер плъзгаше касетофон под леглото си, за да играе спокойно четене на стихотворението „Гарванът“ (1845 г.) на Едгар Алън По. Нощ след нощ той би пускал касетата, опитвайки се да провери дали тя спонтанно ще рецитира стихотворението от цялото си излагане. По начина, по който го казва, тя се събуждаше всеки път, когато записът започна да се възпроизвежда. Със сигурност, тя все още може да рецитира първите няколко реда, но само защото беше събудена от поемата нощ след нощ.
Чичо ми никога не успяваше да накара майка ми да „заспи учи“, но се оказва, че някои от идеите му може би не са били толкова заблудени. Докато обучението по време на сън, наричано още хипнопедия, е развенчано, невролозите в моята лаборатория и други откриват начини за използване на стимули като звукови сигнали по време на сън за укрепване на спомените.
Ранните изследователи направиха същата грешка като чичо Дорси и смятаха, че можем да научим нов материал по време на сън чрез осмоза, à la Audous Huxley's Brave New World (1932). Точно както в дистопичния роман, експериментите, опитващи се да учат това сън, често се основават на фалшивата предпоставка, че сънят е като хипнотично състояние. През 20-те години някои изследователи смятат, че могат да научат участниците на напълно нова информация, като пускат аудио записи, докато спят, а изобретателите започват да продават устройства въз основа на идеята. Не се различаваше много от епизода на „Голямото сирене“ (1996) от „Лаборатория на Декстър“, в който момчето-гений от анимационни филми използва огромно приспособление, за да се опита да преподава френски, докато спи: не се получи.
Едва през 50-те години на миналия век изследователите откриха, че рекламираните ефекти на хипнопедията всъщност не се дължат на съня. Вместо това тези измишльотини всъщност събудиха хората. Развенчателите биха могли да разберат чрез сравнително установена техника, наречена електроенцефалография (ЕЕГ), която записва електрическите сигнали на мозъка чрез електроди, поставени върху скалпа. Използвайки ЕЕГ на своите участници, изследователите биха могли да кажат, че обучаващите се в сън всъщност са будни (нещо, което все още правим в изследванията днес), и всичко това, но не приключи изследването на съня като познавателен инструмент. Петдесет години по-късно, сега знаем, че е възможно да променим паметта по време на сън, само по различен начин от очакваното по-рано.
През 2007 г. неврологът Бьорн Раш от университета в Любек и колегите му съобщават, че миризмите, които са свързани с предварително научен материал, могат да бъдат използвани за справяне със спящия мозък. Авторите на проучването бяха научили участниците на разположението на обектите върху решетка, точно както в играта Concentration, и ги излагаха на миризмата на рози, както го правеха. На следващо място, участниците спели в лабораторията, а експериментаторите изчакали до най-дълбокия стадий на сън (сън с бавна вълна), за да ги изложат за пореден път. Тогава, когато бяха будни, участниците значително по-добре запомниха къде се намират обектите. Това работи само ако бяха изложени на миризмата на роза по време на учене и го бяха помирисали по време на сън с бавна вълна. Ако бяха изложени на миризмата само докато са будни или по време на REM сън, щеката не работи.
Почти изглеждаше твърде добре, за да е истина. Можем ли наистина да „маркираме“ спомените по време на учене с мирис и след това да убедим мозъка си да го репетира по време на сън? Множество проучвания от първоначалната хартия потвърждават откритието и имаше дори нови варианти като използване на звукови сигнали вместо миризми.
В лабораторията на когнитивната невронаука Палер в Северозападния университет, където работя, бяха публикувани множество документи, които демонстрират, че невролозите могат да свържат един звук с един обект и да го активират поотделно. Например, можете да играете Концентрация и да научите, че котката е в долния ляв ъгъл, а чайникът е в горния десен ъгъл. Когато научите котката, чувате мяу, а когато научите чайника, чувате свирка. Сега, ако по време на сън с бавна вълна трябваше да пуснем само един от онези звуци като мяу, всъщност ще си спомните местоположението на котката дори по-добре от чайника. Имайте предвид, че и двата предмета първоначално са били научени еднакво добре, което показва, че сънливият преференциално помага на котката. Тази способност за избор на конкретни спомени, за да се активира отново, се нарича насочено реактивиране на паметта (TMR).
Наричаме го TMR, защото вярваме, че възпроизвеждането на звукова сигнализация като тази активира паметта за научаване на местоположението на обекта от предишната задача. Моята лаборатория вярва, че това преиграване на паметта позволява на мозъка да засили своето представяне на паметта, като по този начин води до по-добро извикване. Работейки с плъхове, мозъчните учени Даниел Бендор и Матю Уилсън от Масачузетския технологичен институт откриха точно това очаквано преиграване, когато прилагаха звукови сигнали, свързани с предишното обучение.
Сега невролозите започват да работят с TMR. Едно скорошно проучване от моята група оперираше много като видеоиграта Guitar Hero, където играчът заема централната сцена като музикант. Джеймс Антоний, който вече е докторант в Принстънския университет, но по това време е аспирант, участниците научиха две музикални последователности на клавиатура. Песните бяха съставени от четири ноти, които изглеждаха като падащи кръгове, много като действителната игра. След като научиха и двете песни еднакво добре, участниците се задрямаха и Антоний ги потупа с една от песните. Когато са били повторно проверявани след сън, участниците са били по-добри в песента, посветена на съня, отколкото в неизрязаната. Помислете колко бързо бихте могли да научите нов музикален инструмент или песен, само като напомняте на спящия си мозък за предишно обучение!
Въпреки че някои транслационни изследвания започнаха да излизат на повърхността, ние все още не знаем границите на TMR или като цяло на съня. В статия за 2017 г. докторантурната изследователка Лаура Батеринк от моята лаборатория и колеги откриха, че ТМР-реплика в комбинация с REM сън води до по-добро припомняне на думи, които са били подсказани по време на следобедна дрямка. Изследването изглежда сочи REM съня като благоприятно състояние, когато изредените спомени са интегрирани в съществуващи мрежи на паметта.
Изключителните въпроси, на които тепърва ще се занимаваме, включват: дали това работи за чуждоезиковото обучение (т.е. за граматическо обучение) или просто за изучаване на чужд речник? Може ли да се използва за поддържане на производителността на паметта при застаряващо население? Значи ли активирането на някои спомени означава, че други се изтриват още по-бързо?
Аз лично се интересувам как тези реактивирани спомени могат да се променят поради тези сигнали. Настоящите ми проекти са насочени към проучване дали кюинга причинява цялата памет да поддържа подробности или дали тези сигнали може да консолидират „същността“ на паметта и да загубят излишни детайли. Алтернативно, TMR може да помогне да се засилят всички аспекти на консолидирането на паметта и да се покажат когнитивните разходи само за неоправени елементи.
Имаме прегръдки и непрекъснато се появяват нови проекти за справяне с тези въпроси. Но все още сме на границата на разбирането на спящия мозък. За дейност, която извършваме около една трета от живота си, има повече въпроси, отколкото отговори. Може би странният чичо Дорси и неговите ленти с По всъщност бяха предсказали бъдещето на изследванията за сън. 
