Jak sen wspomaga uczenie się?

Naukowcy od dawna wiedzą, że dobry jakościowo sen czyni cuda, jeśli chodzi o naszą zdolność uczenia się nowych umiejętności. Mniej jasne jest znaczenie różnych faz snu. W szczególności pojawiły się kontrowersje co do wpływu snu z szybkimi ruchami gałek ocznych (REM), w którym występuje większość snów, oraz snu nie-REM, w którym nie śnimy.

Badanie przeprowadzone przez psychologów z Wydziału Nauk Poznawczych, Lingwistycznych i Psychologicznych Uniwersytetu Brown w Providence, dostarcza ważnych wskazówek, które mogą pomóc w rozwiązaniu tej kwestii.

Ich eksperyment – który koncentruje się na wizualnym uczeniu się – sugeruje, że zamiast jednego etapu, który jest kluczowy dla uczenia się nowych umiejętności, oba odgrywają zasadnicze i uzupełniające się role w neurochemicznym przetwarzaniu wiadomości.

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 zrozumieć, że zarówno sen nie-REM, jak i sen REM są ważne dla uczenia się” – mówi Yuka Sasaki, profesor nauk poznawczych, lingwistycznych i psychologicznych w Brown.

Większość snu w fazie REM zachodzi w ostatnich godzinach snu, więc odkrycie to wzmacnia znaczenie nie skracania późniejszych etapów snu.

„Kiedy ludzie śpią w nocy, występuje wiele cykli snu. Sen REM pojawia się co najmniej trzy, cztery, pięć razy, zwłaszcza w późniejszej części nocy. Chcemy mieć dużo snu w cyklu REM, który pomoże nam lepiej ustabilizować nowo przyswojone rzeczy, więc nie powinniśmy skracać naszego snu ”.

– prof. Yuka Sasaki

Psychologowie już wcześniej zidentyfikowali dwie różne korzyści płynące ze snu dla uczenia się.

• Pierwsza korzyść, którą nazywają „wzrostem wydajności offline”, oznacza, że ​​nauka nabyta przed snem jest wzmocniona po śnie, bez względu na kontynuację procesów nauczania.
• Druga korzyść, zwana „odpornością na zakłócenia”, chroni umiejętności nabyte przed snem przed zakłóceniem lub nadpisaniem przez późniejszą naukę po przebudzeniu.

Uczenie się w ciągu dnia powoduje tworzenie się 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.

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

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

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

Następnie uczestnicy mogli spać przez 90 minut. Po przebudzeniu mieli 30 minut na pełne obudzenie się przed wykonaniem tego samego zadania, ale z odwrotnym przebiegiem linii w tle.

Naukowcy wykorzystali elektrody przyklejone do powiek i skóry głowy badanych, aby wykryć, kiedy wchodzą w różne fazy snu.

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 neuronalnej, podczas gdy odwrotnie wskazuje na wzrost stabilności.

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 zadań do nauczenia, co sugeruje, że w mózgu zachodził ogólny proces usprawniania ekspresji synaps.

Ogólnie rzecz biorąc, wyniki sugerują, że obie fazy snu są niezbędne do uczenia się nowych rzeczy. Podczas gdy nasze mózgi są w trakcie snu, sen nie-REM poprawia wydajność świeżo wyuczonych zadań, ale bez fazy REM, która ustabilizowałaby pamięć, te korzyści zostałyby utracone.