Související obsah
- Zebra Finches Dream Little Dream of Melody
Moje matka je jedním z pěti dětí, takže má spoustu příběhů o tom, jak se jí a jejím sourozencům stalo. Jeden z mých oblíbených se točí kolem mého „divného“ strýce Dorseyho a jeho raných vědeckých snah. Když byla moje máma asi osm let, její starší bratr každou noc vklouzl pod postel pod pásku, aby tiše zahrál čtení básně „Havran“ (1845) od Edgara Allana Poea. Noc za nocí hrál na pásku a pokoušel se otestovat, zda by ze své expozice spontánně recitovala báseň. Jak to říká, probudila se pokaždé, když se začala přehrávat nahrávka. Jistě, stále může recitovat několik prvních řádků, ale jen proto, že ji báseň probuzila noc za noc.
Můj strýc nikdy nedokázal přimět mámu, aby se „učila spát“, ale ukázalo se, že některé z jeho nápadů nemusely být tak zavádějící. Zatímco učení o spánku, také označované jako hypnopaedia, bylo odhaleno, neurovědci v mé laboratoři a další objevují způsoby, jak využít podněty, jako jsou zvukové narážky během spánku, k posílení vzpomínek.
Brzy vědci udělali stejnou chybu jako strýc Dorsey a mysleli si, že se můžeme během spánku naučit nový materiál osmózou, à la Aldous Huxley's Brave New World (1932). Stejně jako v dystopickém románu byly experimenty, které se pokusily o toto učení spánku, často založeny na falešném předpokladu, že spánek je jako hypnotický stav. Ve dvacátých létech někteří vědci věřili, že by mohli učit účastníky zcela nové informace přehráváním zvukových záznamů, když spali, a vynálezci začali prodávat zařízení na základě této myšlenky. To se příliš nelišilo od epizody „Big Cheese“ (1996) Dexterovy laboratoře, ve které karikatura chlapce-genialita používá obrovský gadget, aby se pokusil učit francouzštinu, když spí: nefungovalo to.
Teprve v 50. letech 20. století vědci objevili vychvalované účinky hypnopaedie vlastně vůbec nespí. Místo toho tyto výstřižky skutečně probouzely lidi. Debunkers to mohli zjistit pomocí relativně zavedené techniky zvané elektroencefalografie (EEG), která zaznamenává elektrické signály mozku pomocí elektrod umístěných na pokožce hlavy. Použitím EEG na jejich účastníky mohli vědci říci, že studenti ve spánku byli vlastně vzhůru (něco, co dnes ve výzkumu stále děláme), a to vše ale ukončilo výzkum spánku jako kognitivního nástroje. O padesát let později víme, že je možné změnit paměť během spánku jen jiným způsobem, než se původně očekávalo.
V roce 2007 neurovědec Björn Rasch z Lübeck University a jeho kolegové uvedli, že pro zastavení spánku mozku lze použít pachy, které souvisejí s dříve naučeným materiálem. Autoři studie učili účastníky umístění objektů na mřížce, stejně jako ve hře Koncentrace, a vystavovali je pachu růží, jak to dělali. Dále účastníci spali v laboratoři a experimentátoři čekali na nejhlubší fázi spánku (pomalý vlnový spánek), aby je znovu vystavili pachu. Když byli vzhůru, účastníci si mnohem lépe pamatovali, kde se objekty nacházejí. Fungovalo to pouze tehdy, pokud byly během učení vystaveny růžovému zápachu a cítily to během spánku s pomalými vlnami. Pokud byli vystaveni pachu pouze při vzhůru nebo během REM spánku, tágo nefungovalo.
Skoro se zdálo příliš dobré, aby to byla pravda. Můžeme opravdu „označit“ vzpomínky během učení s vůní a pak přesvědčit náš mozek, aby to nacvičil během spánku? Několik studií od počátečního článku toto zjištění ověřilo a byly dokonce i nové variace, jako je použití zvukových podnětů namísto pachů.
V kognitivní neurovědě Paller Lab na Northwestern University, kde pracuji, bylo publikováno několik článků, které dokazují, že neurovědci mohou spojit jeden zvuk s jedním objektem a reaktivovat jej jednotlivě. Můžete například zahrát koncentraci a zjistit, že kočka je v levém dolním rohu a konvice na čaj je v pravém horním rohu. Když se naučíte kočku, uslyšíte meow, a když se naučíte konvici, uslyšíte píšťalku. Teď, když bychom během pomalého spánku hráli jen jeden z těch zvuků, jako je mně, měli byste si vlastně vzpomenout na polohu kočky ještě lépe než konvice. Mějte na paměti, že obě tyto položky byly zpočátku stejně dobře naučeny, což ukazuje, že spánek přednostně pomohla kočce. Tato schopnost vybrat specifické paměti pro reaktivaci se nazývá reaktivace cílené paměti (TMR).
Tomu říkáme TMR, protože věříme, že přehrání zvukové stopy, jako je tato, reaktivuje paměť učení umístění objektu z předchozího úkolu. Moje laboratoř věří, že toto opakování paměti umožňuje mozku posílit jeho reprezentaci paměti, což vede k lepšímu vyvolání. Vědci z mozku Daniel Bendor a Matthew Wilson z Massachusetts Institute of Technology našli ve spolupráci s krysy přesně toto očekávané opakování, když podali zvukové signály související s předchozím učením.
Neurovědci nyní začínají pracovat s TMR. Jedna nedávná studie z mé skupiny fungovala podobně jako videohra Guitar Hero, kde se hráč dostává do centra pozornosti jako hudebník. James Antony, nyní postdoktorand na Princetonské univerzitě, ale v té době postgraduální student, nechal účastníky, aby se naučili dvě hudební sekvence na klávesnici. Písně byly složeny ze čtyř not, které vypadaly jako padající kruhy, podobně jako skutečná hra. Poté, co se obě písně naučily stejně dobře, si účastníci zdřímli a Antony je uklidil jednou z písní. Když byli po spánku znovu vyzkoušeni, účastníci byli na spaní s lepším zpěvem lepší než nezasvěcení. Přemýšlejte o tom, jak rychle se můžete naučit nový hudební nástroj nebo píseň, a to pouhým připomenutím svého spícího mozku předchozího učení!
Ačkoli se začal objevovat nějaký translační výzkum, stále neznáme hranice TMR nebo obecně spánku. V novinách z roku 2017 zjistila postdoktorandka Laura Batterink z mé laboratoře a její kolegové, že narážka TMR v kombinaci s REM spánkem vedla k lepšímu vzpomínce na slova, která byla během odpoledne zdřímnutá. Zdá se, že tento výzkum ukazuje, že REM spánku je prospěšný stav, když jsou paměti typu cued integrovány do již existujících paměťových sítí.
Mezi nevyřešené otázky, které musíme ještě řešit, patří: funguje to pro výuku cizích jazyků (tj. Gramatické učení) nebo jen pro učení cizí slovní zásoby? Mohlo by být použito k udržení výkonu paměti u stárnoucí populace? Znamená reaktivace některých vzpomínek, že ostatní jsou vymazány ještě rychleji?
Osobně mě zajímá, jak se tyto reaktivované vzpomínky mohou díky těmto narážkám měnit. Mé současné projekty jsou zaměřeny na zkoumání, zda narážka způsobuje, že celá paměť udržuje detaily, nebo zda by tyto narážky mohly upevňovat „podstatu“ paměti a ztrácet nadbytečné detaily. Alternativně může TMR pomoci posílit všechny aspekty konsolidace paměti a ukázat kognitivní náklady pouze pro nevyřízené položky.
Máme několik úskalí a neustále se objevují nové projekty, které tyto otázky řeší. Ale stále jsme na hranici porozumění spícímu mozku. Pro činnost, kterou děláme asi jednu třetinu našeho života, existuje více otázek než odpovědí. Možná byl divný strýc Dorsey a jeho Poe pásky předpovídány budoucnosti výzkumu spánku. 
