Gubitak sna remeti neuralni potpis uspješnog učenja, 1. dio

Spavanje podržava konsolidaciju pamćenja kao i učenje sljedećeg dana. Utjecajni račun "Active Systems" o izvanmrežnoj konsolidaciji sugerira da obrada pamćenja povezana sa spavanjem utire put novom učenju, ali empirijski dokazi u prilog ovoj ideji su rijetki.

Spavanje i pamćenje su neodvojivi. Dovoljno sna može nam pomoći da poboljšamo učenje i pamćenje, čime poboljšavamo naše kognitivne sposobnosti i inteligenciju.

Ne samo da spavanje pomaže u konsolidaciji naučenih informacija, već također pomaže poboljšati našu sposobnost učenja. Dok spavamo, mozak provodi niz složenih procesa koji pomažu u konsolidaciji sjećanja. Ti procesi uključuju pohranjivanje novih informacija i pojačavanje starih informacija. Ako ne spavamo dovoljno, ti se procesi ne mogu odvijati, što nam otežava učenje i zadržavanje informacija.

Dodatno, nedostatak sna može dovesti do smanjenja naše sposobnosti fokusiranja i fokusiranja, što prirodno utječe na naše kognitivne sposobnosti. Kronični nedostatak sna također može dovesti do kognitivnih oštećenja, depresije i drugih zdravstvenih problema.

Stoga, da bismo imali bolje pamćenje, potreban nam je redovit san. Stručnjaci preporučuju da odrasli trebaju najmanje 7 do 8 sati sna dnevno. Osim toga, morate obratiti pozornost i na kvalitetu sna. Održavajte redovite navike spavanja i izbjegavajte pretjerani umor, stimulaciju i stimulativne tvari kao što su alkohol, kofein i nikotin koliko god je to moguće kako biste poboljšali kvalitetu sna.

Ukratko, dobre navike spavanja nisu samo korisne za fizičko zdravlje, već također uvelike poboljšavaju naše sposobnosti učenja i pamćenja. Očuvajmo izvrsne navike spavanja i čuvajmo svoje kognitivne sposobnosti i životno zdravlje! Vidi se da moramo poboljšati pamćenje, a Cistanche deserticola može značajno poboljšati pamćenje jer je Cistanche deserticola tradicionalni kineski ljekoviti materijal koji ima mnogo jedinstvenih učinaka, a jedno od njih je i poboljšanje pamćenja. Djelotvornost mljevenog mesa dolazi od različitih aktivnih sastojaka koje sadrži, uključujući kiseline, polisaharide, flavonoide itd. Ovi sastojci mogu promicati zdravlje mozga na razne načine.

Kliknite na 10 načina za poboljšanje pamćenja

Koristeći unakrsni dizajn unutar ispitanika (n=30), procijenili smo bihevioralne i elektrofiziološke indekse epizodnog kodiranja nakon noći spavanja ili potpunog nedostatka sna u zdravih odraslih osoba (u dobi od 18 do 25 godina) i istražili jesu li performanse ponašanja bile predviđene prekonoćnom konsolidacijom epizodnih asocijacija od prethodnog dana. Konsolidacija pamćenja uz pomoć spavanja i učenje sljedećeg dana u usporedbi s deprivacijom sna.

Međutim, veličina ove dobrobiti konsolidacije povezane sa spavanjem nije značajno predvidjela sposobnost stvaranja novih sjećanja nakon sna. Zanimljivo je da je nedostatak sna potaknuo kvalitativnu promjenu u neuralnom potpisu kodiranja: dok je beta desinkronija od 12-20 Hz - utvrđeni marker uspješnog kodiranja - primijećena nakon spavanja, deprivacija sna je poremetila beta desinkroniju tijekom uspješnog učenja. Uzeti zajedno, ovi nalazi sugeriraju da učinkovito učenje ovisi o spavanju, ali ne nužno o konsolidaciji povezanoj sa spavanjem.

Ključne riječi:

učenje; memorija; konsolidacija; beta desinkronizacija; nedostatak sna.

Uvod

Kako se sjećamo događaja iz prošlih dana? Sada je čvrsto utvrđeno da san olakšava konsolidaciju pamćenja; proces kojim slabi i inicijalno labilni tragovi sjećanja postaju snažne i trajne reprezentacije (Gais i sur. 2006; Talamini i sur. 2008; Payneet i sur. 2012; Durrant i sur. 2016; Cairney, Lindsay i sur. 2018; Gaskell i sur. 2018; Ashton i dr. 2020; Ashton i Cairney 2021).

Dok se prvobitno smatralo da spavanje pruža samo pasivnu zaštitu konsolidaciji pamćenja (tj. štiteći sjećanja od smetnji izazvanih budnim iskustvom), noviji radovi sugeriraju da se novoformirana sjećanja aktivno jačaju tijekom spavanja (Rasch i sur. 2007; Schönauer i sur. 2017; Cairney , Guttesen i dr. 2018.; Wang i dr. 2019.; Schreiner i dr. 2021.).

Utjecajni račun "Aktivnih sustava" o konsolidaciji povezanoj sa spavanjem pretpostavlja da reaktivacija sjećanja ovisnih o hipokampusu tijekom spavanja sa sporim valovima (SWS) olakšava njihovu migraciju u neokorteks za dugotrajnu pohranu (Walker 2009; Born i Wilhelm 2012; Rasch i Born 2013; Klinzing i dr. 2019).

Podržavajući ovo stajalište, studije funkcionalnog neuroimaginga pokazale su da konsolidacija preko noći podupire pomak u mreži za vraćanje pamćenja iz hipokampusa u neokorteks (Takashima et al. 2009), pri čemu vrijeme provedeno u SWS predviđa smanjenje ovisnosti o povratu hipokampusa (Takashima et al. 2006; Cairney i dr. 2015).

U istom smjeru, drugi su radovi pokazali da spavanje nakon učenja (u usporedbi s deprivacijom sna) potiče funkcionalnu spregu između aktivnosti u hipokampusu i prefrontalnom korteksu kada se vraćanje procjenjuje 48 sati kasnije (Gais et al. 2007).

Uzeti zajedno, ovi nalazi sugeriraju da se prijenos informacija od hipokampusa do neokortikalnog javlja tijekom prvih noći nakon učenja, iako je za proces konsolidacije potrebno nekoliko tjedana ili čak mjeseci da se završi (Dudai 2004; Dudai et al. 2015).

Dok su dobrobiti spavanja za konsolidaciju pamćenja dobro poznate, nedavni rad je pokazao da spavanje također podržava učenje sjećanja o hipokampusu sljedećeg dana.

Kada noć uskraćenog sna prethodi novoj prilici za učenje, prisjećanje deklarativnog pamćenja ozbiljno je narušeno, čak i nakon sna za oporavak (Alberca-Reina i sur. 2014; Kaida i sur. 2015; Tempesta i sur. 2016; Cousins ​​i sur. 2018), sugerirajući da nedostatak sna remeti kodiranje memorije u hipokampusu. Doista, u usporedbi s normalnom noći spavanja, deprivacija sna slabi reakcije hipokampusa tijekom uspješnog učenja (tj. za sjećanja koja su ispravno prizvana u kasnijem testu vraćanja nakon sna za oporavak), što dovodi do ukupnog pada u performansama prisjećanja (Yoo et al. 2007).

Sukladno tome, dnevni drijemanja ne samo da olakšavaju učenje (Mander et al. 2011.) nego također obnavljaju sposobnosti kodiranja hipokampusa u usporedbi s ekvivalentnim razdobljem budnosti (Ong et al. 2020.).

Međudjelovanje različitih moždanih ritmova identificirano je kao ključni mehanizam koji regulira komunikaciju između hipokampusa i neokorteksa tijekom obrade pamćenja povezanog sa snom.

Spore oscilacije (<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). 

Nasuprot tome, delta valovi (1–4 Hz) uključeni su u zaboravljanje putem procesa sinaptičke renormalizacije (Genzel et al. 2014) i smatra se da su u interakciji sa sporim oscilacijama kako bi regulirali ravnotežu između konsolidacije i slabljenja pamćenja (Kim et al. 2019).

Intrigantno je da su neuralne oscilacije uključene u obradu noćnog pamćenja također povezane s novim učenjem u hipokampusu, što sugerira da se ti procesi oslanjaju na preklapajuće mehanizme.

Na primjer, selektivno potiskivanje sporovalne aktivnosti (SWA;0.5–4 Hz) pristupom akustične perturbacije oštećuje deklarativno memorijsko kodiranje i smanjuje aktivnost povezanu s kodiranjem u hipokampusu (Van Der Werf et al. 2009). Recipročno, pojačavanje SWA putem električne stimulacije poboljšava kodiranje sjećanja ovisnih o hipokampusu, ali ne i nehipokampalnih proceduralnih vještina (Antonenko et al. 2013).

Povećanje sporih oscilacija putem slušne stimulacije dovodi do sličnih učinaka, pri čemu veličina poboljšanja sporih oscilacija predviđa i aktivaciju hipokampusa i performanse ponašanja kod kodiranja (Ong et al. 2018). U kojoj mjeri procesi pamćenja posredovani moždanim ritmovima u snu doprinose sposobnostima učenja sljedećeg dana tek treba izravno ispitati u empirijskim istraživanjima.

U ovoj prethodno registriranoj studiji (osf.io/78dja) testirali smo hipotezu da stupanj u kojem pojedinci konsolidiraju nova sjećanja tijekom spavanja predviđa njihovu sposobnost kodiranja novih informacija sljedećeg dana te da SWA (0,5–4 Hz) doprinosi ovaj odnos.

U unakrsnom dizajnu unutar subjekata, zdrave mlade odrasle osobe bile su trenirane na zadatku vizualno-prostornog pamćenja prije noći spavanja praćenog EEG-om ili potpunog nedostatka sna i testirane su sljedećeg jutra.

Nakon toga, sudionici su obučeni na novom zadatku uparenih suradnika, ali nisu testirani sve do 48 sati kasnije (omogućavajući san za oporavak u uvjetima nedostatka sna). Izvedba dohvaćanja na testu vizualno-prostornog pamćenja i testovima uparenih suradnika tako je pružila neovisnu metriku konsolidacije preko noći, odnosno učenja sljedećeg dana.

Odabrali smo ove posebne zadatke pamćenja jer se oba oslanjaju na hipokampus (Eichenbaum 2004; Konkel i Cohen 2009), a Active Systemsframework prvenstveno se bavi konsolidacijom sjećanja ovisnih o hipokampusu preko noći (Walker 2009; Born i Wilhelm 2012; Rasch i Born 2013; Klinzing i dr. 2019).

Štoviše, prijašnji je rad dosljedno pokazao da je konsolidacija i vizualno-prostornih sjećanja i sjećanja povezanih s parovima potpomognuta spavanjem tijekom noći (Cairney, Lindsay, et al. 2018; Ashtonet sur. 2020; Ashton i Cairney 2021).

Smatrali smo da je primjena 2 konceptualno različita zadatka optimalna, jer bi to osiguralo da bilo koji potencijalni odnos između konsolidacije preko noći i učenja sljedećeg dana ne bude pod utjecajem retroaktivnog ili proaktivnog uplitanja.

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) sinkronizacija, koja podržava vezivanje stavki u epizodnom sjećanju (Summerfield i Mangels 2005; Osipova i sur. 2006; Köster i sur. 2018; Henin i sur. 2019).

Nadalje, u eksplorativnoj analizi istražili smo učinak nedostatka sna na beta desinkronizaciju od 12–20 Hz, utvrđeni marker uspješnog učenja (Hanslmayret sur. 2009, 2011, 2012, 2014; Griffiths et al. 2016).

Razumijevanje toga kako poremećaji spavanja oštećuju učenje i pamćenje sve je važnije u modernom društvu, gdje mnogi ljudi ne uspijevaju redovito dobiti odgovarajuću količinu sna (Bonnet i Arand 1995; Stranges et al. 2012; Becker et al. 2018).

For more information:1950477648nn@gmail.com