Brak snu zakłóca sygnaturę neuronową niezbędną do skutecznej nauki. Część 1

Sen wspomaga konsolidację pamięci i uczenie się następnego dnia. Wpływowy opis konsolidacji offline w „Active Systems” sugeruje, że przetwarzanie pamięci związane ze snem toruje drogę nowemu procesowi uczenia się, ale dowodów empirycznych na poparcie tej tezy jest niewiele.

Sen i pamięć są nierozłączne. Wystarczająca ilość snu może pomóc nam poprawić zdolność uczenia się i zapamiętywania, poprawiając w ten sposób nasze zdolności poznawcze i inteligencję.

Sen nie tylko pomaga utrwalić zdobyte informacje, ale także pomaga zwiększyć naszą zdolność do uczenia się. Kiedy śpimy, mózg przeprowadza szereg złożonych procesów, które pomagają utrwalić wspomnienia. Procesy te obejmują przechowywanie nowych informacji i wzmacnianie starych informacji. Jeśli nie śpimy wystarczająco dużo, procesy te nie mogą zachodzić, co utrudnia nam uczenie się i zapamiętywanie informacji.

Dodatkowo brak snu może prowadzić do zmniejszenia naszej zdolności do skupienia się i skupienia, co w naturalny sposób wpływa na nasze zdolności poznawcze. Chroniczny brak snu może również prowadzić do zaburzeń funkcji poznawczych, depresji i innych problemów zdrowotnych.

Dlatego, aby mieć lepszą pamięć, potrzebujemy regularnego snu. Eksperci zalecają, aby dorośli potrzebowali co najmniej 7–8 godzin snu dziennie. Oprócz tego należy zwrócić uwagę na jakość snu. Utrzymuj regularne nawyki związane ze snem i w miarę możliwości unikaj nadmiernego zmęczenia, pobudzenia i substancji pobudzających, takich jak alkohol, kofeina i nikotyna, aby poprawić jakość snu.

Krótko mówiąc, dobre nawyki związane ze snem są nie tylko korzystne dla zdrowia fizycznego, ale także znacznie poprawiają nasze zdolności uczenia się i zapamiętywania. Zachowujmy doskonałe nawyki snu i chrońmy nasze zdolności poznawcze oraz zdrowie życiowe! Widać, że musimy poprawić pamięć, a Cistanche desericola może znacznie poprawić pamięć, ponieważ Cistanche desericola to tradycyjny chiński materiał leczniczy, który ma wiele unikalnych efektów, z których jednym jest poprawa pamięci. Skuteczność mięsa mielonego wynika z różnych zawartych w nim składników aktywnych, w tym kwasów, polisacharydów, flawonoidów itp. Składniki te mogą na różne sposoby promować zdrowie mózgu.

Kliknij Poznaj 10 sposobów na poprawę pamięci

Stosując projekt krzyżowy wewnątrzobiektowy (n=30) oceniliśmy behawioralne i elektrofizjologiczne wskaźniki kodowania epizodycznego po przespanej nocy lub całkowitym braku snu u zdrowych dorosłych (w wieku 18–25 lat) i sprawdziliśmy, czy przewidywane jest zachowanie behawioralne przez nocną konsolidację epizodycznych skojarzeń z poprzedniego dnia. Konsolidacja pamięci wspomagana snem i uczenie się następnego dnia w porównaniu z pozbawieniem snu.

Jednak wielkość tej korzyści związanej z konsolidacją związaną ze snem nie przewidywała w znaczący sposób zdolności do tworzenia nowych wspomnień po śnie. Co ciekawe, brak snu spowodował jakościową zmianę w sygnaturze neuronowej kodowania: podczas gdy desynchronizację beta o częstotliwości 12–20 Hz – ustalony wskaźnik udanego kodowania – obserwowano po śnie, brak snu zakłócał desynchronizację beta podczas pomyślnego uczenia się. Podsumowując, odkrycia te sugerują, że skuteczne uczenie się zależy od snu, ale niekoniecznie od konsolidacji związanej ze snem.

Słowa kluczowe:

uczenie się; pamięć; konsolidacja; desynchronizacja beta; pozbawienie snu.

Wstęp

Jak pamiętamy wydarzenia z minionych dni? Obecnie powszechnie wiadomo, że sen ułatwia konsolidację pamięci; proces, w wyniku którego słabe i początkowo labilne ślady pamięci stają się mocnymi i trwałymi reprezentacjami (Gais i in. 2006; Talamini i in. 2008; Payneet al. 2012; Durrant i in. 2016; Cairney, Lindsay i in. 2018; Gaskell i in. 2018; Ashton i wsp. 2020; Ashton i Cairney 2021).

Podczas gdy pierwotnie sądzono, że sen zapewnia jedynie pasywną ochronę konsolidacji pamięci (tj. poprzez osłanianie wspomnień przed zakłóceniami powodowanymi przez doświadczenia na jawie), ostatnie prace sugerują, że nowo powstałe wspomnienia są aktywnie wzmacniane podczas snu (Rasch i in. 2007; Schönauer i in. 2017; Cairney , Guttesen i in. 2018; Wang i in. 2019; Schreiner i in. 2021).

Wpływowy opis konsolidacji związanej ze snem w „Active Systems” zakłada, że ​​reaktywacja wspomnień zależnych od hipokampa podczas snu wolnofalowego (SWS) ułatwia ich migrację do kory nowej w celu długotrwałego przechowywania (Walker 2009; Born i Wilhelm 2012; Rasch i Born 2013; Klinzing i wsp. 2019).

Potwierdzając ten pogląd, badania neuroobrazowania funkcjonalnego wykazały, że konsolidacja z dnia na dzień wspiera przesunięcie sieci odzyskiwania pamięci z hipokampa do kory nowej (Takashima i in. 2009), przy czym czas spędzony w SWS przewiduje zmniejszenie zależności w odzyskiwaniu pamięci w hipokampie (Takashima i in. 2006; Cairney i in. 2015).

Podobnie inne prace wykazały, że sen po nauce (w porównaniu z jego pozbawieniem) sprzyja funkcjonalnemu sprzężeniu między aktywnością hipokampa i kory przedczołowej, gdy odzyskiwanie informacji ocenia się 48 godzin później (Gais i in. 2007).

Podsumowując, odkrycia te sugerują, że transfer informacji z hipokampa do kory nowej następuje podczas pierwszych nocy po nauce, chociaż proces konsolidacji prawdopodobnie trwa wiele tygodni, a nawet miesięcy (Dudai 2004; Dudai i in. 2015).

Chociaż korzyści płynące ze snu dla konsolidacji pamięci są dobrze znane, ostatnie badania wykazały, że sen wspomaga także uczenie się wspomnień zależnych od hipokampu następnego dnia.

Kiedy noc pozbawiona snu poprzedza nową okazję do nauki, przywoływanie pamięci deklaratywnej jest poważnie upośledzone, nawet po śnie regeneracyjnym (Alberca-Reina i in. 2014; Kaida i in. 2015; Tempesta i in. 2016; Cousins ​​i in. 2018), co sugeruje, że brak snu zakłóca kodowanie pamięci w hipokampie. Rzeczywiście, w porównaniu z normalną nocą, brak snu osłabia reakcje hipokampa podczas skutecznego uczenia się (tj. w przypadku wspomnień, które są prawidłowo przywoływane w późniejszym teście odzyskiwania po śnie regeneracyjnym), co prowadzi do ogólnego spadku wydajności przypominania (Yoo i in. 2007).

Odpowiednio drzemki w ciągu dnia nie tylko ułatwiają naukę (Mander i in. 2011), ale także przywracają możliwości kodowania w hipokampie w porównaniu z równoważnym okresem czuwania (Ong i in. 2020).

Stwierdzono, że wzajemne oddziaływanie różnych rytmów mózgowych jest kluczowym mechanizmem regulującym komunikację między hipokampem a korą nową podczas przetwarzania pamięci związanej ze snem.

Powolne oscylacje (<1 Hz electroencephalography [EEG] activity) have been causally linked to overnight memory retention (Marshall et al. 2006; Ngo et al. 2013; Ong et al. 2016; Perl et al. 2016; Leminen et al. 2017; Papalambros et al. 2017) and are thought to play a central role in the reactivation and reorganization of hippocampus-dependent memories (Walker 2009; Born and Wilhelm 2012; Rasch and Born 2013; Klinzing et al. 2019). 

Dla kontrastu, fale delta (1–4 Hz) są powiązane z zapominaniem poprzez procesy renormalizacji synaptycznej (Genzel i in. 2014) i uważa się, że wchodzą w interakcję z powolnymi oscylacjami, regulując równowagę między konsolidacją a osłabieniem pamięci (Kim i in. 2019).

Co ciekawe, oscylacje neuronowe związane z przetwarzaniem pamięci nocnej powiązano również z uczeniem się w hipokampie, co sugeruje, że procesy te opierają się na nakładających się mechanizmach.

Na przykład selektywne tłumienie aktywności fal wolnofalowych (SWA;0,5–4 Hz) za pomocą perturbacji akustycznych upośledza kodowanie pamięci deklaratywnej i zmniejsza związaną z kodowaniem aktywność w hipokampie (Van Der Werf i in. 2009). I odwrotnie, wzmocnienie SWA poprzez stymulację elektryczną poprawia kodowanie wspomnień zależnych od hipokampa, ale nie poprawia umiejętności proceduralnych innych niż hipokamp (Antonenko i in. 2013).

Zwiększanie powolnych oscylacji poprzez stymulację słuchową prowadzi do podobnych efektów, przy czym wielkość wzmocnienia powolnych oscylacji pozwala przewidzieć zarówno aktywację hipokampa, jak i wydajność behawioralną podczas kodowania (Ong i in. 2018). W badaniach empirycznych nie zbadano jeszcze bezpośrednio, w jakim stopniu procesy pamięci, w których pośredniczą rytmy mózgu podczas snu, przyczyniają się do zdolności uczenia się następnego dnia.

W tym wcześniej zarejestrowanym badaniu (osf.io/78dja) sprawdziliśmy hipotezę, że stopień, w jakim jednostki konsolidują nowe wspomnienia podczas snu, pozwala przewidzieć ich zdolność do kodowania nowych informacji następnego dnia oraz że SWA (0,5–4 Hz) przyczynia się do ten związek.

W ramach wewnątrzobiektowego projektu krzyżowego zdrowi młodzi dorośli zostali przeszkoleni w zakresie zadania związanego z pamięcią wzrokowo-przestrzenną przed nocą monitorowaną za pomocą EEG lub całkowitą deprywacją snu, a następnego ranka zostali poddani badaniu.

Następnie uczestnicy zostali przeszkoleni w zakresie nowego zadania w parach, ale zostali przetestowani dopiero po 48 godzinach (co pozwalało na regeneracyjny sen w warunkach braku snu). Wydajność wyszukiwania w testach pamięci wzrokowo-przestrzennej i testach skojarzeń w parach zapewniła w ten sposób niezależne wskaźniki, odpowiednio, konsolidacji z dnia na dzień i uczenia się następnego dnia.

Wybraliśmy te konkretne zadania pamięciowe, ponieważ opierają się one na hipokampie (Eichenbaum 2004; Konkel i Cohen 2009), a struktura systemów aktywnych dotyczy przede wszystkim nocnej konsolidacji wspomnień zależnych od hipokampa (Walker 2009; Born i Wilhelm 2012; Rasch i Born 2013; Klinzing i in. 2019).

Co więcej, poprzednie prace konsekwentnie wykazały, że nocny sen wzmacnia konsolidację wspomnień wzrokowo-przestrzennych i kojarzonych z parami (Cairney, Lindsay i in. 2018; Ashtonet al. 2020; Ashton i Cairney 2021).

Doszliśmy do wniosku, że optymalne byłoby zatrudnienie dwóch różnych koncepcyjnie zadań, ponieważ zapewniłoby to, że na jakikolwiek potencjalny związek między jednodniową konsolidacją a nauką następnego dnia nie będzie miała wpływu retroaktywna lub proaktywna ingerencja.

By comparing overnight sleep and sleep deprivation, we could also investigate how protracted wakefulness affects the neural correlates of learning. Specifically, EEG recordings were acquired during paired-associates learning to test the hypothesis that sleep deprivation disrupts theta (4–8 Hz) and gamma (>40 Hz), które wspomagają wiązanie pozycji w pamięci epizodycznej (Summerfield i Mangels 2005; Osipova i in. 2006; Köster i in. 2018; Henin i in. 2019).

Ponadto w analizie eksploracyjnej zbadaliśmy wpływ braku snu na desynchronizację beta 12–20 Hz, uznany wskaźnik udanego uczenia się (Hanslmayret al. 2009, 2011, 2012, 2014; Griffiths i in. 2016).

Zrozumienie, w jaki sposób zaburzenia snu upośledzają uczenie się i pamięć, staje się coraz ważniejsze we współczesnym społeczeństwie, w którym wiele osób nie zapewnia regularnie odpowiedniej ilości snu (Bonnet i Arand 1995; Stranges i in. 2012; Becker i in. 2018).

For more information:1950477648nn@gmail.com