σχετικό περιεχόμενο
- Zebra Finches Dream ένα μικρό όνειρο της μελωδίας
Η μητέρα μου είναι ένα από τα πέντε παιδιά, οπότε έχει πολλές ιστορίες γι 'αυτήν και τις αποτυχημένες αδελφές της. Ένα από τα αγαπημένα μου περιστρέφεται γύρω από τον "περίεργο" θείό μου Dorsey και τις πρώτες επιστημονικές του προσπάθειες. Όταν η μαμά μου ήταν περίπου οκτώ ετών, ο μεγάλος αδελφός της γλίστρησε κάθε βράδυ ένα κασέτα κάτω από το κρεβάτι της για να διαβάσει ήρεμα το ποίημα «The Raven» (1845) του Edgar Allan Poe. Νύχτα μετά από τη νύχτα, θα έπαιζε την ταινία, προσπαθώντας να δοκιμάσει αν αυτό θα απαγγείλει αυθόρμητα το ποίημα από όλη την έκθεσή της. Ο τρόπος που το λέει, ξύπνησε κάθε φορά που άρχισε να παίζει η ηχογράφηση. Βέβαια, μπορεί να επαναλάβει τις πρώτες γραμμές, αλλά μόνο επειδή ξύπνησε από τη νύχτα του ποίημα μετά τη νύχτα.
Ο θείος μου δεν κατάφερε ποτέ να πάρει τη μαμά μου να «κοιμηθεί να μαθαίνει», αλλά αποδεικνύεται ότι μερικές από τις ιδέες του μπορεί να μην ήταν τόσο λανθασμένες. Ενώ η εκμάθηση του ύπνου, που επίσης αναφέρεται ως υπνοπάθεια, έχει αποσιωπηθεί, οι νευροεπιστήμονες στο εργαστήριό μου και άλλοι ανακαλύπτουν πλέον τρόπους να χρησιμοποιούν ερεθίσματα όπως ηχητικά σημάδια κατά τη διάρκεια του ύπνου για να ενισχύσουν τις μνήμες.
Οι πρώτοι ερευνητές έκαναν το ίδιο λάθος με τον θείο Dorsey και πίστευαν ότι θα μπορούσαμε να μάθουμε νέο υλικό κατά τη διάρκεια του ύπνου μέσω της όσμωσης, στο γενναίο νέο κόσμο του Aldous Huxley (1932). Όπως και στο δυστοπικό μυθιστόρημα, τα πειράματα που επιχειρούν αυτήν την εκμάθηση ύπνου συχνά βασίζονταν στην ψευδή προϋπόθεση ότι ο ύπνος είναι σαν μια υπνωτική κατάσταση. Στη δεκαετία του 1920, μερικοί ερευνητές πίστευαν ότι μπορούσαν να διδάξουν στους συμμετέχοντες εντελώς νέες πληροφορίες παίζοντας ηχογραφήσεις καθώς κοιμήθηκαν και οι εφευρέτες άρχισαν να πωλούν συσκευές με βάση την ιδέα. Δεν ήταν πολύ διαφορετικό από το επεισόδιο του Dexter's Big Cheese (1996), στο οποίο ο γελοιογραφικός αγόρι χρησιμοποιεί ένα τεράστιο gadget για να προσπαθήσει να διδάξει τον εαυτό του Γαλλικά καθώς κοιμάται: δεν λειτούργησε.
Δεν ήταν μέχρι τη δεκαετία του 1950 που οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι επευφημίες συνέπειες της υπνωπάθειας δεν ήταν στην πραγματικότητα να οφείλονται στον ύπνο καθόλου. Αντ 'αυτού, αυτά τα αντικείμενα πραγματικά ξυπνούσαν τους ανθρώπους. Οι αποκριτές μπορούσαν να πουν χρησιμοποιώντας μια σχετικά καθιερωμένη τεχνική που ονομάζεται ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (EEG), η οποία καταγράφει τα ηλεκτρικά σήματα του εγκεφάλου μέσω των ηλεκτροδίων που τοποθετούνται στο τριχωτό της κεφαλής. Χρησιμοποιώντας το EEG στους συμμετέχοντες τους, οι ερευνητές θα μπορούσαν να πούμε ότι οι μαθητές του ύπνου ήταν πραγματικά ξύπνιοι (κάτι που κάνουμε ακόμα στην έρευνα σήμερα) και όλα αυτά έληξαν την έρευνα για τον ύπνο ως γνωστικό εργαλείο. Πενήντα χρόνια αργότερα, γνωρίζουμε τώρα ότι είναι δυνατό να αλλάξουμε τη μνήμη κατά τη διάρκεια του ύπνου, ακριβώς με διαφορετικό τρόπο από ό, τι αναμενόταν.
Το 2007, ο νευροεπιστήμονας Björn Rasch στο Πανεπιστήμιο του Lübeck και οι συνεργάτες του ανέφεραν ότι οι μυρωδιές, οι οποίες συσχετίστηκαν με υλικό που είχε προηγουμένως αποκτηθεί, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να επισημάνουν τον ύπνο του εγκεφάλου. Οι συγγραφείς της μελέτης δίδαξαν στους συμμετέχοντες τις τοποθεσίες των αντικειμένων σε ένα πλέγμα, όπως ακριβώς και στο παιχνίδι Συγκέντρωση, και τους εκθέτουν στη μυρωδιά των τριαντάφυλλων όπως το έκαναν. Στη συνέχεια, οι συμμετέχοντες κοιμόντουσαν στο εργαστήριο και οι πειραματιστές περίμεναν μέχρι το βαθύτερο ύπνο (ύπνος αργού κύματος) να τους εκθέσουν για άλλη μια φορά στην οσμή. Στη συνέχεια, όταν ήταν ξύπνιοι, οι συμμετέχοντες ήταν πολύ καλύτερα να θυμούνται πού βρίσκονται τα αντικείμενα. Αυτό λειτουργούσε μόνο αν είχαν εκτεθεί στη ροζ μυρωδιά κατά τη διάρκεια της μάθησης και το είχαν μυρίσει στη διάρκεια του ύπνου με αργό κύμα. Αν είχαν εκτεθεί στη μυρωδιά μόνο όταν ήταν ξύπνιοι ή κατά τη διάρκεια του ύπνου REM, το σύνθημα δεν λειτούργησε.
Φαινόταν σχεδόν πάρα πολύ καλό για να είναι αλήθεια. Μπορούμε πραγματικά να «επισημάνουμε» τις μνήμες κατά τη διάρκεια της μάθησης με μια μυρωδιά και στη συνέχεια να πείσουμε τον εγκέφαλό μας να δοκιμάσει τον κατά τη διάρκεια του ύπνου; Πολλές μελέτες από την αρχική ετικέτα επιβεβαίωσαν το εύρημα και υπήρξαν ακόμη και νέες παραλλαγές, όπως η χρήση ηχητικών σημείων αντί για οσμές.
Στο γνωστικό πανεπιστημιακό εργαστήριο νευροεπιστήμης στο Πανεπιστήμιο Northwestern, όπου εργάζομαι, έχουν δημοσιευθεί πολλαπλές εργασίες που καταδεικνύουν ότι οι νευροεπιστήμονες μπορούν να συνδέσουν έναν μόνο ήχο με ένα μόνο αντικείμενο και να τον ενεργοποιήσουν εκ των προτέρων. Για παράδειγμα, θα μπορούσατε να παίζετε Συγκέντρωση και να μάθετε ότι η γάτα βρίσκεται στην κάτω αριστερή γωνία, και ο βραστήρας τσαγιού βρίσκεται στην πάνω δεξιά γωνία. Όταν μαθαίνετε τη γάτα, ακούτε ένα κοπάδι, και όταν μαθαίνετε το βραστήρα, ακούτε ένα σφύριγμα. Τώρα, αν κατά τη διάρκεια του ύπνου με αργό κύμα έπρεπε να παίξουμε μόνο έναν από αυτούς τους ήχους, όπως το κορόιδο, θα θυμόσαστε πραγματικά την τοποθεσία της γάτας καλύτερα από τον βραστήρα. Λάβετε υπόψη σας, και τα δύο αυτά στοιχεία αρχικά μάθαιναν εξίσου καλά, δείχνοντας ότι η υπνοβασία βοηθούσε κατά προτίμηση την γάτα. Αυτή η δυνατότητα επιλογής συγκεκριμένων μνημών για επανενεργοποίηση ονομάζεται ενεργοποίηση επαναλαμβανόμενης μνήμης (TMR).
Το ονομάζουμε TMR επειδή πιστεύουμε ότι η αναπαραγωγή ενός ηχητικού σήματος όπως αυτό επαναφέρει την μνήμη της εκμάθησης της θέσης του αντικειμένου από την προηγούμενη εργασία. Το εργαστήριό μου πιστεύει ότι αυτή η επανάληψη της μνήμης επιτρέπει στον εγκέφαλο να ενισχύσει την αναπαράσταση μνήμης του, οδηγώντας έτσι σε καλύτερη ανάκληση. Εργαζόμενοι με τους αρουραίους, οι επιστήμονες του εγκεφάλου Daniel Bendor και Matthew Wilson του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης βρήκαν ακριβώς αυτή την αναμενόμενη επανάληψη όταν έδωσαν ήχους που σχετίζονται με την προηγούμενη μάθηση.
Οι νευροεπιστήμονες αρχίζουν τώρα να θέτουν το TMR στη δουλειά. Μία πρόσφατη μελέτη από την ομάδα μου λειτούργησε πολύ σαν το video game Guitar Hero, όπου ο παίκτης παίρνει στο επίκεντρο τον μουσικό. Ο Τζέιμς Αντόνι, τώρα ένας μεταδιδακτορικός στο πανεπιστήμιο του Πρίνστον, αλλά ένας μεταπτυχιακός φοιτητής την εποχή εκείνη, είχε τους συμμετέχοντες να μάθουν δύο μουσικές σειρές σε ένα πληκτρολόγιο Τα τραγούδια αποτελούνται από τέσσερις σημειώσεις, οι οποίες εμφανίστηκαν σαν πέφτοντες κύκλοι, σαν το πραγματικό παιχνίδι. Αφού μάθαιναν και τα δύο τραγούδια εξίσου καλά, οι συμμετέχοντες πήραν έναν υπνάκο και ο Αντώνιος τους κοίταξε με ένα από τα τραγούδια. Όταν επανεξετάστηκαν ύστερα από ύπνο, οι συμμετέχοντες ήταν καλύτεροι στο τραγούδι με το ύπνο από το ασταθές. Σκεφτείτε πόσο γρήγορα θα μπορούσατε να μάθετε ένα νέο μουσικό όργανο ή τραγούδι, υπενθυμίζοντας απλά στον ύπνο του εγκέφαλου προηγούμενης μάθησης!
Παρόλο που κάποια μεταφραστική έρευνα έχει αρχίσει να εμφανίζεται, δεν γνωρίζουμε ακόμα τα όρια του TMR ή γενικά τον ύπνο. Σε ένα έγγραφο του 2017, η μεταδιδακτορικός ερευνητής Laura Batterink από το εργαστήριο και τους συναδέλφους μου διαπίστωσε ότι το TMR σε συνδυασμό με τον ύπνο REM οδήγησε στην καλύτερη ανάκληση των λέξεων που είχαν μελετηθεί κατά τη διάρκεια ενός ύπνου απόγευμα. Αυτή η έρευνα φαίνεται να δείχνει τον ύπνο REM ως ευεργετική κατάσταση όταν οι μνημονευμένες μνήμες ενσωματώνονται σε προϋπάρχοντα δίκτυα μνήμης.
Οι εξαιρετικές ερωτήσεις που πρέπει ακόμη να αναφέρουμε περιλαμβάνουν: αυτό δουλεύει για την εκμάθηση ξένων γλωσσών (δηλαδή για τη γραμματική μάθηση) ή απλά για την εκμάθηση ξένων λεξιλογίων; Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να συμβάλει στη διατήρηση της απόδοσης μνήμης σε έναν γηράσκοντα πληθυσμό; Η επανενεργοποίηση ορισμένων αναμνήσεων σημαίνει ότι οι άλλοι σκουπίζονται ακόμη πιο γρήγορα;
Είμαι προσωπικά ενδιαφέρουσα για το πώς αυτές οι επανενεργοποιημένες μνήμες μπορεί να αλλάζουν λόγω αυτών των σημείων. Τα τρέχοντα μου προγράμματα στοχεύουν στη διερεύνηση του αν η συσχέτιση προκαλεί τη διατήρηση της λεπτομέρειας ολόκληρης της μνήμης ή αν αυτά τα συνθήματα μπορεί να εδραιώσουν το «βασικό» της μνήμης και να χάσουν ξένες λεπτομέρειες. Εναλλακτικά, το TMR μπορεί να βοηθήσει να ενισχύσει όλες τις πτυχές της ενοποίησης της μνήμης και να δείξει γνωστικές δαπάνες μόνο για αντικείμενα χωρίς αντικείμενο.
Έχουμε κάποιες εκδηλώσεις και νέα έργα για την αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων είναι ολοένα και μεγαλύτερα. Αλλά είμαστε ακόμα στα όρια της κατανόησης του ύπνου του εγκεφάλου. Για μια δραστηριότητα που κάνουμε για περίπου το ένα τρίτο της ζωής μας, υπάρχουν περισσότερες ερωτήσεις παρά απαντήσεις. Ίσως ο περίεργος θείος Dorsey και οι ποιητικές ταινίες του ήταν πραγματικά πρόδηλοι για το μέλλον της έρευνας στον ύπνο. 
