Множественные гипотезы объясняют возможные связи между сном и обучением у людей . Исследования показывают, что сон не только позволяет мозгу отдыхать. Это также может помочь укрепить долговременные воспоминания.
Быстрый сон и медленный сон играют разные роли в консолидации памяти. БДГ связана с консолидацией недекларативных (неявных) воспоминаний. Примером недекларативной памяти может быть задача, которую мы можем выполнять, не задумываясь о ней сознательно, например, езда на велосипеде. Медленный или медленный сон (NREM) связан с консолидацией декларативных (явных) воспоминаний. Это факты, которые необходимо помнить, например даты урока истории. [1]
Повышенное обучение
Популярные поговорки могут отражать представление о том, что восстановленные воспоминания вызывают новые творческие ассоциации по утрам, и что производительность часто улучшается после временного интервала, в который входит сон. [2] Текущие исследования показывают, что здоровый сон способствует значительному повышению успеваемости в зависимости от обучения . [3] [4] Идея заключается в том, что сон помогает мозгу редактировать свою память, выявляя важные закономерности и извлекая общие правила, которые можно описать как «суть», и объединяя их с существующей памятью. [5] Гипотеза «синаптического масштабирования» предполагает, что сон играет важную роль в регулировании обучения, которое происходит в бодрствующем состоянии, обеспечивая более эффективное и действенное хранение в мозгу, более эффективно используя пространство и энергию. [6]
Здоровый сон должен включать соответствующую последовательность и соотношение фаз NREM и REM , которые играют разные роли в процессе консолидации и оптимизации памяти. Во время обычного ночного сна человек будет чередовать периоды медленного и быстрого сна. Каждый цикл длится примерно 90 минут и содержит 20-30 минут быстрого сна. [7] NREM-сон состоит из 1–4 стадий сна, и именно в нем можно наблюдать движение. Человек все еще может двигать своим телом, когда он находится в медленном сне. Если кто-то спящий поворачивается, подбрасывает или переворачивается, это означает, что он находится в состоянии медленного сна. Быстрый сон характеризуется отсутствием мышечной активности. Физиологические исследования показали, что помимо случайных подергиваний, человек фактически становится парализованным во время быстрого сна. [7] При обучении двигательным навыкам интервал сна может иметь решающее значение для выражения прироста производительности; без сна эти достижения будут отложены. [8]
Процедурные воспоминания - это форма недекларативной памяти, поэтому они больше всего выиграют от быстрой фазы быстрого сна. [7] В исследовании [9] было показано, что процедурная память получает пользу от сна. [10] Испытуемые тестировались с помощью задания на нажатие, при котором они использовали пальцы, чтобы нажимать определенную последовательность цифр на клавиатуре, и их действия измерялись точностью и скоростью. Это задание по постукиванию пальцами использовалось для имитации обучения двигательным навыкам. Первая группа была протестирована, повторно протестирована через 12 часов в состоянии бодрствования и, наконец, протестирована еще через 12 часов со сном между ними. Другая группа была протестирована, повторно протестирована через 12 часов со сном между ними, а затем повторно протестирована через 12 часов в бодрствующем состоянии. Результаты показали, что в обеих группах наблюдалось лишь небольшое улучшение после 12-часового бодрствования, но значительное повышение производительности после сна каждой группы. Это исследование свидетельствует о том, что быстрый сон является важным фактором в консолидации процедурных воспоминаний о двигательных навыках, поэтому лишение сна может ухудшить выполнение задания на двигательное обучение. Этот декремент памяти является результатом потери стадии 2, быстрого сна. [11]
Также было показано, что декларативная память выигрывает от сна, но не так, как процедурная память. Декларативным воспоминаниям помогает медленный медленный сон. [7] Было проведено исследование [12], в ходе которого испытуемые выучили пары слов, и результаты показали, что сон не только предотвращает распад памяти, но и активно фиксирует декларативные воспоминания. [13] Две группы выучили пары слов, затем либо заснули, либо бодрствовали, и снова были протестированы. Две другие группы сделали то же самое, за исключением того, что они также выучили интерференционные пары прямо перед повторным тестированием, чтобы попытаться разрушить ранее выученные пары слов. Результаты показали, что сон несколько помог в сохранении ассоциаций пар слов, в то время как в сравнении с парой помех сон помог значительно .
После сна происходит усиление проницательности. Это потому, что сон помогает людям заново проанализировать свои воспоминания. Было обнаружено, что те же паттерны мозговой активности, которые возникают во время обучения, повторяются во время сна, только быстрее. Один из способов, которым сон укрепляет воспоминания, - это отсеивание менее успешных связей между нейронами в мозге. Это отсеивание необходимо для предотвращения чрезмерной активности. Мозг компенсирует усиление одних синапсов (связей) между нейронами за счет ослабления других. Процесс расслабления происходит в основном во время сна. Это ослабление во время сна позволяет укрепить другие связи, пока мы бодрствуем. Обучение - это процесс укрепления связей, поэтому этот процесс может быть основным объяснением преимуществ сна для памяти. [14]
Исследования показали, что дневной сон увеличивает способность к обучению. В исследовании [15] тестировались две группы испытуемых, которые выполняли недекларативную задачу на память. Одна группа участвовала в фазе быстрого сна, а другая - нет (это означает, что они участвовали в фазе быстрого сна). Исследователи обнаружили, что у испытуемых, которые использовали только медленный сон, не наблюдалось значительных улучшений. Субъекты, которые участвовали в быстром сне, показали значительно лучшие результаты, что указывает на то, что быстрый сон способствует консолидации недекларативных воспоминаний. [7] Более недавнее исследование [16] продемонстрировало, что процедурная задача лучше усваивается и запоминается, если она встречается непосредственно перед сном, в то время как декларативная задача лучше усваивается во второй половине дня. [6]
Электрофизиологические данные у крыс
Исследование 2009 года [17], основанное на электрофизиологических записях больших ансамблей изолированных клеток в префронтальной коре головного мозга крыс, показало, что скопления клеток, которые сформировались при обучении, были более активными во время последующих эпизодов сна. В частности, эти события воспроизведения были более заметными во время медленного сна и сопровождались событиями реактивации гиппокампа. Это исследование показало, что нейронные паттерны в больших мозговых сетях маркируются во время обучения, поэтому они воспроизводятся и предположительно консолидируются во время последующего сна. Были и другие исследования, которые показали аналогичную реактивацию модели обучения во время обучения двигательным навыкам и нейропротезам. [18] [19] Примечательно, что новые данные показывают, что реактивация и изменение масштаба могут происходить одновременно во время сна. [20]
Сон по отношению к школе
Сон напрямую связан с оценками учащихся. Каждый четвертый школьник в США признается, что засыпает на уроках хотя бы раз в неделю. [21] Следовательно, результаты показали, что те, кто меньше спит, плохо себя чувствуют. В Соединенных Штатах лишение сна является обычным явлением среди учащихся, потому что почти все школы начинают работу рано утром, и многие из этих учащихся либо предпочитают бодрствовать до поздней ночи, либо не могут делать иначе из-за синдрома отложенной фазы сна . [22] В результате студенты, которые должны спать от 8,5 до 9,25 часов, получают только 7 часов. [23] Возможно, из-за этого недосыпания их оценки ниже и их концентрация снижена. [24]
В результате исследований, показывающих влияние недосыпания на успеваемость и различные режимы сна для подростков, школа в Новой Зеландии изменила время начала на 10:30 в 2006 году, чтобы ученики могли придерживаться такого расписания. позволил больше спать. В 2009 году в средней школе Монкситон в Северном Тайнсайде 800 учеников в возрасте 13–19 лет начинали уроки в 10 утра вместо обычных 9 утра, и сообщалось, что общее количество прогулов снизилось на 8%, а постоянные прогулы - на 27%. [25] Точно так же средняя школа в Копенгагене обязалась предоставлять по крайней мере один урок в год для учеников, которые начинают занятия в 10 утра или позже.
Студенты колледжей представляют собой одну из самых недосыпающих слоев нашего населения. Только 11% студентов американских колледжей хорошо спят, а 40% студентов чувствуют себя хорошо отдохнувшими только два дня в неделю. Около 73% хотя бы время от времени испытывали проблемы со сном. Считается, что этот плохой сон серьезно влияет на их способность учиться и запоминать информацию, потому что мозг лишен времени, необходимого для консолидации информации, необходимой для процесса обучения. [26]
Смотрите также
- Мечтать
- Предсознательное
- Бессознательный разум
- Список мыслительных процессов
- Осознанный сон
- Сон-обучение
- Резкие волны – рябь комплексы
Рекомендации
- ^ Вильгельм, I .; Diekelmann, S .; Борн, Дж. (25 апреля 2008 г.). «Сон у детей улучшает производительность памяти при выполнении декларативных, но не процедурных задач» . Обучение и память . Лаборатория Колд-Спринг-Харбор. 15 (5): 373–377. DOI : 10,1101 / lm.803708 . ISSN 1072-0502 . PMID 18441295 .
- ^ Нил, Рим (21 января 2004 г.). "Спи на нем" . CBS News . Проверено 29 сентября 2018 года .
- ^ Мария Бэгби (25 февраля 2014 г.). «Роль сна в памяти, обучении и здоровье» . Центр терапевтической грамотности . Проверено 29 сентября 2018 года .
- ^ «Чтобы понять общую картину, дайте ей время - и выспитесь» . EurekAlert . 20 апреля 2007 . Проверено 23 апреля 2007 года .
- ^ Стикголд, Роберт; Уокер, Мэтью П. (28 января 2013 г.). «Сон-зависимая сортировка памяти: развивающееся обобщение посредством выборочной обработки» . Природа Неврологии . 16 (2): 139–145. DOI : 10.1038 / nn.3303 . ISSN 1546-1726 . PMC 5826623 . PMID 23354387 .
- ^ а б Тонони, Джулио; Чирелли, Кьяра (1 января 2006 г.). «Функция сна и синаптический гомеостаз». Обзоры медицины сна . 10 (1): 49–62. DOI : 10.1016 / j.smrv.2005.05.002 . ISSN 1087-0792 . PMID 16376591 .
- ^ а б в г д Карлсон, Нил Р. (2010). Физиология поведения (11-е изд.). Нью-Йорк: Аллин и Бэкон.
- ^ Корман, Мария; Раз, Нафтали; Флэш, Тамар; Карни, Ави (14 октября 2003 г.). «Множественные сдвиги в представлении моторной последовательности во время приобретения умелой работы» . Труды Национальной академии наук . 100 (21): 12492–12497. DOI : 10.1073 / pnas.2035019100 . ISSN 0027-8424 . PMC 218785 . PMID 14530407 .
- ↑ Уокер, член парламента (5 октября 2009 г.). * Сон и познание II: память (процедурные [навыки]). * Лекция по психологии 133 в Калифорнийском университете, Беркли, Калифорния.
- ^ Уокер, Мэтью П .; Брейкфилд, Тиффани; Морган, Александра; Хобсон, Дж. Аллан; Стикголд, Роберт (2002). «Практика со сном делает совершенным». Нейрон . Elsevier BV. 35 (1): 205–211. DOI : 10.1016 / s0896-6273 (02) 00746-8 . ISSN 0896-6273 . PMID 12123620 .
- ^ Уокер, Мэтью П .; Стикголд, Роберт (2004). «Зависимое от сна обучение и консолидация памяти». Нейрон . Elsevier BV. 44 (1): 121–133. DOI : 10.1016 / j.neuron.2004.08.031 . ISSN 0896-6273 . PMID 15450165 .
- ↑ Уокер, член парламента (7 октября 2009 г.). * Сон и познание III: память (декларативные [факты]). * Лекция по психологии 133 в Калифорнийском университете, Беркли, Калифорния.
- ^ Пейн, Джессика Д .; Такер, Мэтью А .; Ellenbogen, Jeffrey M .; Вамсли, Эрин Дж .; Уокер, Мэтью П .; и другие. (22 марта 2012 г.). Мацца, Марианна (ред.). «Память для семантически связанной и несвязанной декларативной информации: преимущества сна, цена бодрствования» . PLOS ONE . Публичная научная библиотека (PLoS). 7 (3): e33079. DOI : 10.1371 / journal.pone.0033079 . ISSN 1932-6203 . PMC 3310860 . PMID 22457736 .
- ^ Калат, Джеймс У. (2009). Биологическая психология (10-е изд.). Калифорния: Уодсворт.
- ^ Cai, Denise J .; Mednick, Sarnoff A .; Харрисон, Элизабет М .; Канади, Дженнифер С .; Медник, Сара К. (23 июня 2009 г.). «REM, а не инкубация, улучшает творческие способности за счет включения ассоциативных сетей» . Труды Национальной академии наук . 106 (25): 10130–10134. DOI : 10.1073 / pnas.0900271106 . ISSN 0027-8424 . PMC 2700890 . PMID 19506253 .
- ^ Хольц, Йоханнес; Пиощик, Ханна; Ландманн, Нина; Файги, Бернд; Шпигельхальдер, Кай; и другие. (12 июля 2012 г.). Шмидт, Ульрике (ред.). «Время обучения перед ночным сном по-разному влияет на декларативную и процедурную консолидацию долговременной памяти у подростков» . PLOS ONE . Публичная научная библиотека (PLoS). 7 (7): e40963. DOI : 10.1371 / journal.pone.0040963 . ISSN 1932-6203 . PMC 3395672 . PMID 22808287 .
- ^ Пейраш, Адриан; Хамасси, Мехди; Бенченане, Карим; Винер, Сидней I; Батталья, Франческо П. (31 мая 2009 г.). «Воспроизведение нейронных паттернов, связанных с обучением правилам, в префронтальной коре во время сна» . Природа Неврологии . Springer Nature. 12 (7): 919–926. DOI : 10.1038 / nn.2337 . ISSN 1097-6256 . PMID 19483687 .
- ^ Ramanathan, Dhakshin S .; Гулати, Танудж; Гангулы, Карунеш (18 сентября 2015 г.). Эш, Джеймс (ред.). «Зависимая от сна реактивация ансамблей в моторной коре головного мозга способствует консолидации навыков» . PLOS Биология . Публичная научная библиотека (PLoS). 13 (9): e1002263. DOI : 10.1371 / journal.pbio.1002263 . ISSN 1545-7885 . PMC 4575076 . PMID 26382320 .
- ^ Гулати, Танудж; Раманатан, Дхакшин С; Вонг, Челси С; Гангулы, Карунеш (6 июля 2014 г.). «Реактивация возникающих ансамблей, связанных с задачами, во время медленноволнового сна после обучения нейропротезам» . Природа Неврологии . Springer Nature. 17 (8): 1107–1113. DOI : 10.1038 / nn.3759 . ISSN 1097-6256 . PMC 5568667 . PMID 24997761 .
- ^ Гулати, Танудж; Го, Линь; Раманатан, Дхакшин С; Бодепуди, Анита; Гангулы, Карунеш (10 июля 2017 г.). «Реактивация нейронов во время сна определяет назначение кредита сети» . Природа Неврологии . Springer Nature. 20 (9): 1277–1284. DOI : 10.1038 / nn.4601 . ISSN 1097-6256 . PMC 5808917 . PMID 28692062 .
- ^ Рэндольф Э. Шмид (28 марта 2006 г.). «Недосыпающие подростки, дремлющие в школе» . ABC News . Архивировано из оригинала 3 мая 2006 года.
- ^ «Синдром задержки фазы сна (DSPS) у детей и подростков» . Клиника Кливленда . Проверено 11 июня 2019 .
- ^ «Снова в школу» . about.com . 30 ноября 2003 года Архивировано из оригинала 17 ноября 2007 года.
- ^ Рот, Дафна Ари-Эвен; Кишон-Рабин, Лиат; Хильдешеймер, Минка; Карни, Ави (1 февраля 2005 г.). «Фаза скрытой консолидации в обучении слуховой идентификации: достаточно времени в состоянии бодрствования» . Обучение и память . 12 (2): 159–164. DOI : 10.1101 / 87505 . ISSN 1072-0502 . PMC 1074334 . PMID 15805314 .
- ^ Райан, Маргарет (22 марта 2010 г.). «Лежание для подростков приносит пользу» . BBC News . Проверено 29 сентября 2018 года .
- ^ «Нужен сон» . Гарвардский сон и память . 16 декабря 2008 . Проверено 29 сентября 2018 года .
Внешние ссылки
- «Исследование приближает нас на шаг ближе к пониманию функции сна» - из Школы медицины и общественного здравоохранения Университета Висконсин-Мэдисон.
- «Спать, быть может, научиться» - у Природы.
- «Птицы могут улучшить свои песни во сне» - из журнала Science
- «Обзор исследований, показывающих, что сон помогает улучшить память и обучение» - от Science and Nature