Sen wspomaga naukę. Eksperyment psychologów pokazuje, jak to działa

03.08.2020
Aktualizacja: 03.08.2020 13:08
Pamięć a sen.
fot. Shutterstock

Wydaje ci się, że sen to strata czasu? Jeśli tak – jesteś w błędzie. Sen to ważne uzupełnienie w procesie uczenia. Wykazali to naukowcy w najnowszym badaniu, wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie "Nature Neuroscience".

  • Według najnowszych badań en nie-REM, jak i sen REM są ważne dla uczenia się.
  • Eksperyment  sugeruje, że zamiast jednego etapu, który jest ważniejszy od drugiego dla uczenia się nowych umiejętności, oba (REM i nie-REM) odgrywają zasadnicze i uzupełniające się role w przetwarzaniu neurochemicznym.

Naukowcy od dawna wiedzą, że dobry sen działa cuda na naszą zdolność uczenia się nowych umiejętności. Psychologowie w swoich odkryciach poszli o krok dalej. Nowe badanie odkrywa mechanizmy, które pomagają nam uczyć się podczas snu. Badanie przeprowadzone przez psychologów z Wydziału Nauk Poznawczych, Lingwistycznych i Psychologicznych Uniwersytetu Brown w Providence w Stanach Zjednoczonych, dostarcza ważnych wskazówek, dotyczących snu i procesu uczenia.

Zacznijmy od tego, że dwa odrębne od siebie etapy snu odgrywają uzupełniające się role: jeden etap poprawia ogólną wydajność, a drugi stabilizuje to, czego nauczyliśmy się poprzedniego dnia. Mniej jasne jest znaczenie różnych faz snu. W szczególności istnieją kontrowersje co do względnego wkładu snu z szybkimi ruchami gałek ocznych (REM), w którym występuje większość snów, oraz snu nie-REM, który jest głównie bez snów.

Zobacz: Ile godzin powinien spać człowiek? Zobacz tabelę dla każdego wieku

W eksperymencie okazało się, że podczas gdy sen nie-REM poprawia wydajność nowo nabytych umiejętności poprzez przywracanie elastyczności, sen REM stabilizuje te ulepszenia i zapobiega ich nadpisaniu przez późniejszą naukę.

– Mam nadzieję, że pomoże to ludziom uświadomić sobie, że zarówno sen nie-REM, jak i sen REM są ważne dla uczenia się – podkreśla Yuka Sasaki, profesor nauk poznawczych, lingwistycznych i psychologicznych w Brown.

Większość snu REM zachodzi w ostatnich godzinach snu, więc odkrycie to podkreśla, jak ważna jest odpowiednia ilość snu.  – Kiedy ludzie śpią w nocy, występuje wiele cykli snu. Sen REM pojawia się co najmniej trzy, cztery, pięć razy, a zwłaszcza w późniejszej części nocy. Chcemy mieć dużo snu REM, aby lepiej zapamiętać nowe informacje, więc nie powinniśmy skracać naszego snu  – dodaje prof. Yuka Sasaki

Podwójne korzyści snu

Psychologowie już wcześniej zidentyfikowali dwie różne korzyści płynące ze snu dla samego procesu uczenia się. Pierwsza jest nazywana „wzrostem wydajności offline”, oznacza, że nauka nabyta przed snem jest wzmocniona po śnie, bez dodatkowego treningu.

Druga korzyść, zwana „odpornością na zakłócenia”, chroni umiejętności nabyte przed snem przed zakłóceniami lub nadpisaniem  później przyswajanej wiedzy po przebudzeniu. Aby uzyskać obie korzyści, trzeba znaleźć kompromis między elastycznością a stabilnością.

Uczenie się w ciągu dnia obejmuje tworzenie nowych synaps, które są połączeniami elektrycznymi między komórkami nerwowymi, oraz wzmacnianie istniejących synaps poprzez ich wielokrotne używanie.

Kiedy śpimy, mózg wydaje się usprawniać swoje operacje, aby pracować wydajniej. Zgodnie z wiodącą hipotezą, robi to poprzez reaktywację synaps, które zostały wzmocnione w ciągu dnia, a następnie wszystkie je osłabia.

Przywraca to elastyczność lub plastyczność lokalnym połączeniom mózgu i szerszym sieciom, aby poprawić ogólną wydajność.

Jednocześnie podczas snu mózg musi również stabilizować kluczowe synapsy, aby zapobiec wyeliminowaniu tego, czego nauczył się poprzedniego dnia, przez nowe doświadczenia związane z uczeniem się.

Wizualne zadanie uczenia się: na czym polega? [eksperyment]

Aby zbadać, kiedy każdy z tych procesów zachodzi podczas snu, naukowcy zlecili ochotnikom standardowe zadanie wizualne uczenia się. Wymagało to identyfikacji liter i orientacji linii pojawiających się na ekranie w dwóch różnych zadaniach: jednej przed snem i jednej po śnie.

Litery i linie były wyświetlane na stałym tle poziomych linii dla jednej grupy ochotników i pionowych linii dla innej grupy. Następnie uczestnikom pozwolono spać przez 90 minut z głowami wewnątrz skanera MRI. Po przebudzeniu mieli 30 minut na pełne przebudzenie przed wykonaniem tego samego zadania, ale z odwrotną orientacją linii tła.

Poprzednie badania wykazały, że zmiana orientacji linii tła koliduje z poprawą wydajności tego zadania uczenia się. Trzeciej grupie ochotników nie przydzielono żadnych zadań związanych z nauką przed snem ani po nim. Naukowcy wykorzystali elektrody przyklejone do powiek i skóry głowy badanych, aby wykryć, kiedy wchodzą w różne fazy snu.

Wykorzystali również technikę zwaną spektroskopią rezonansu magnetycznego, aby zmierzyć względne stężenia dwóch neuroprzekaźników – glutaminianu i kwasu gamma-aminomasłowego (GABA) – w częściach mózgu przetwarzających informacje wizualne.

Glutaminian przekazuje sygnały pobudzające do mózgu, podczas gdy GABA przekazuje sygnały hamujące. Neurolodzy uważają, że gdy stężenie glutaminianu jest wysokie w stosunku do GABA, odzwierciedla to wzrost plastyczności neuronów, podczas gdy odwrotnie wskazuje na wzrost stabilizacji.

Sen zwiększa plastyczność mózgu

Kiedy naukowcy przeanalizowali wyniki, odkryli, że plastyczność wzrosła podczas snu nie-REM, co korelowało z poprawą wykonywania zadań po śnie.

Co ciekawe, plastyczność wzrosła podczas snu innego niż REM, nawet u ochotników bez żadnych nowych zadań, co sugeruje, że w mózgu zachodził ogólny proces usprawniania. Później podczas sesji snu plastyczność osób w zadaniu uczenia się spadła poniżej poziomu jawy podczas snu REM. Spadek ten korelował ze stabilizacją wyników uczenia się z poprzedniego dnia: wydawało się, że zapobiegał utracie zysków z wyników.

Innymi słowy, faza REM może uczynić uczenie się przed snem bardziej odpornym na zakłócenia wynikające z późniejszej nauki. W przeciwieństwie do snu nie-REM, gwałtowny spadek plastyczności podczas snu REM był widoczny tylko wśród ochotników z zadaniem uczenia się.

Sugeruje to, że stabilizacja, która nastąpiła podczas fazy REM, koncentrowała się wyłącznie na synapsach zaangażowanych w naukę tego zadania. Wśród uczestników, którym nie udało się uzyskać fazy REM podczas 90 minut w skanerze, poprawa wydajności po drzemce nie wystąpiła.

Wyniki badania sugerują, że obie fazy snu są niezbędne do uczenia się nowych rzeczy. Podczas gdy nasze mózgi są „offline”, sen nie-REM poprawia wydajność świeżo wyuczonych zadań, ale bez fazy REM, która stabilizuje wspomnienia, te korzyści zostaną utracone.

Źródło: www.medicalnewstoday.com