Cílená reaktivace paměti vás učiní chytřejším při spánku

Tento příběh Kate Baggaley se původně objevil ve Van Winkles, publikaci věnované spánku.

Na jednom místě v "Hledání ztraceného času" Marcela Prousta se vypravěč rozbije zvykem vzít si čaj a madeleine cookie. Ve chvíli, kdy ochutná „teplou tekutinu smíchanou s drobky“, je s radostí překonán. Chuť čaje a dortu vyvolává vzpomínky na jeho mládí, viscerální spojení s ranním rituálem, který sdílel se svou tetou.

Jak si Proustův vypravěč uvědomil, naše smysly jsou mocným klíčem k paměti. Ukazuje se, že je to pravda ve spánku jako v brázdě. I když se nemůžeme skutečně dozvědět nové informace, jak jsme se doze, výzkumníci jsou tvrdě v práci na procesu, který přikládá naše smysly pomoci snoozing mozek posílit nebo vyhazovat to, co je již přijata. Technika, nazvaná Targeted Memory Reactivation (TMR), používá zvuky a pachy k zesílení paměti-posílení procesů, které se dějí během spánku. A pokud se ukáže, že je to stejně účinné, jak věří vědci, můžeme jej využít k posílení naší schopnosti absorbovat nové učení, uvolnit uchopení traumatických vzpomínek nebo dokonce změnit způsob, jakým si lidé myslí.

„Potenciální aplikace jsou obrovské,“ říká Susanne Diekelmannová, výzkumnice na univerzitě v Tübingen v Německu, která zkoumá TMR již několik let.

Stručně řečeno, mohlo by nám to umožnit prozkoumat a převzít kontrolu nad vazbami mezi spánkem a pamětí. „Paměť je důležitá pro identitu a kvalitu života, takže pokud TMR může pomoci s pamětí, může to pomoci širším způsobem,“ říká James Antony, špičkový neurolog na Princetonské univerzitě. "Protože v mnoha ohledech to, co děláme, je … snažit se sbírat vzpomínky."

JAK SLEEP SOLIFIFIES NAŠE PAMĚTI

Každý den nás bombardují informace - reklamy, konverzace, tweety, snímky, scenérie, Slacks. V době, kdy jsme sklouzli pod kryty, jsme shromáždili řetězec křehkých, nově razených vzpomínek, které jsou postaveny ze spojení neuronů. Mnoho z těchto vzpomínek, jako to, co jíme každý den na oběd, s časem ztrácí čas. Jiní jsou posíleni a přeměněni v dlouhodobé vzpomínky. Zdá se, že tento proces, nazývaný konsolidace paměti, se vyskytuje hlavně během spánku ve zpomalené vlně. Základní proces se nazývá nervové přehrávání. Naučit se nové skutečnosti nebo tváře (nazývané kódování paměti) odpovídá zřetelnému vzoru nervového vypalování. Později, během spánku, naše uspávající mozky přehrají stejný vzor nervového střelby z dřívějšího období. Je to automatická hra učit se a opakovat, která, jak říká teorie, pomáhá implantátům vzpomínat pevně v mozku.

"Je to jako váš mozek praktikuje a zkouší tyto vzpomínky," říká Penny Lewis, vědec a vědec na spaní na Cardiffské univerzitě ve Walesu, jehož práce se zaměřuje na konsolidaci spánku a paměti.

U každé paměti vypadá vzor trochu jinak. Ale tyto weby se překrývají. „Každý poznání, které máte, souvisí s jinými věcmi,“ dodává Antony. Takže když náš spící mozek přehrává vzpomínky, není to jen posílení - vloží nové informace, které jste si vyzvedli do stávajících sítí znalostí. Připomeňme si například svou poslední cestu na pláž. Možná si vzpomenete na vlny, které narážejí podél pobřeží, na písek proti prstům na nohou, na emoce, které vaši společníci vzbudili. Tyto fragmenty jsou uloženy v různých částech mozku. „Je pravděpodobné, že když se paměť přehraje tímto způsobem, je to plnohodnotný multisenzorický zážitek,“ říká Lewis.

S TMR můžeme být schopni tyto procesy formovat pomocí vůní nebo zvuků (zpočátku, když jsme vzhůru a učíme se nové informace), abychom mohli zapálit záznamy. Správné vůně nebo zvuky mohou podpořit proces konsolidace paměti, což pomáhá posilovat - nebo dokonce pozměňovat - vzpomínky.

HISTORIE TMR

Vědci nejprve dostali tušení, že smyslové podněty mohly ovlivnit paměť během spánku v osmdesátých letech, kdy viděli větší aktivaci paměti u potkanů, kteří byli dvakrát šokováni - během výuky a pak znovu během spánku. Poté, v roce 1990, tým v Kanadě spároval zvuk tikajících hodin s logickým úkolem. „Myšlenkou bylo„ připomenout “téma„ práce “na upevnění vzpomínky na náš malý úkol,“ ačkoli pravděpodobně měli důležitější vzpomínky, které bylo třeba konsolidovat, vzpomíná Carlyle Smith, jeden z předních světových výzkumníků ve spánku a ředitel výzkumných laboratoří Trent University v Ontariu.

Smith chtěl shromáždit důkazy, že ke spaní paměti došlo ve spánku, což v té době mnoho vědců pochybovalo. Byl na něco, ale jeho práce byla většinou ignorována, protože předcházela průlomovým objevům o hrách, které jsou základem současného chápání spánku a paměti vědci.

V roce 2007 Björn Rasch, biopsycholog a kolega Diekelmanna na univerzitě ve Fribourgu ve Švýcarsku, oživil TMR s využitím verze paměťové hry Concentration. Zatímco se lidé naučili spojovat obrázky karet s určitými místy na obrazovce počítače, vědci čerpali vůni růží. Tento zápach, který se dostal do pozadí, se spojil v myslích lidí s tím, co se učili. Ti, kteří byli během spánku znovu vystaveni vůni, měli výhodu v tom, že si připomínali umístění karet.

Tým zaujal techniku, kterou zjistili, že vzpomínky mohou být stabilnější a rychlejší, než by jinak byly. Objevili se i jiné jiné vůně, které fungovaly stejně dobře na to, aby si vzpomínaly. Nebyli si však jisti, kolik informací by mohlo být připevněno k jednomu zápachu, nebo pokud by časem ztratil zápach.

Když byly během spánku s pomalou vlnou znovu prezentovány určité zvuky, subjekty si přesněji pamatovaly umístění přidružených snímků.

Nebylo to dlouho předtím, než vědci zjistili, že tento zvuk je také účinným spouštěčem. V jednom experimentu byly subjekty požádány, aby si zapamatovaly souřadnice mřížky obrazu, jako je kočka nebo rychlovarná konvice, které byly spárovány s příslušným zvukem, například píšťalkou nebo píšťalkou. Když byly během spánku s pomalou vlnou znovu prezentovány určité zvuky, subjekty si přesněji pamatovaly umístění přidružených snímků.

SCHOPNOSTI TMR

Ačkoli TMR je v plenkách, výzkumníci již zaznamenali velký pokrok v tom, co může udělat. A právě teď se zdá být bezmezný.

Zdá se, že TMR posiluje motorické dovednosti i explicitní vzpomínky. Antony a jeho kolegové vytvořili experiment, který se podobal hře „Guitar Hero“. Účastníci se naučili dvě různé melodie, z nichž jedna byla spánkována. Následně mohli spát melodii přesněji než ten druhý.

Můžeme také použít TMR ke změně vzpomínek. Nedávno Diekelmann a její kohorty uvedli, že TMR pomohlo mužům vymyslet si skryté vzory, transformovat jejich intuici na porozumění (ženy nedostávaly tak výraznou podporu, ale většina studií TMR neodhalila žádný rozdíl mezi pohlavími).

Když si Penny Lewis z Cardiffské univerzity „vyzkoušeli melodie, které lidé použili dříve, lidé se stali rychlejšími a lepšími, když psali písně.

A když společnost Batterink a společnost požádali lidi, aby rozdělili slova sestavená podle sestaveného gramatického systému, zdálo se, že jim TMR pomáhá intuitivně pochopit pravidla systému. "To jsou docela malé efekty," říká Batterink. "Není to tak, že jsou dvakrát tak dobří."

Ale stále je to inspirativní. Vědci dokonce zkoumají, zda TMR může ovlivnit konsolidaci emocionálních vzpomínek. Lewis, například, je kopání do toho, zda spouštět vzrušení vzpomínky během spánku může učinit je méně stresující.

„Máme velmi pěkná data, která naznačují, že to může,“ říká.

Lewis a její kolegové představují lidi, kteří ruší obrázky (například autonehody) spárované se zvukovým tágem. Zdá se, že po spánku lidé zjistí, že tyto obrazy jsou méně znepokojující, pokud byly reaktivovány pomocí TMR. Jedno vysvětlení tohoto fenoménu může spočívat v neurotransmiteru nazývaném noradrenalin, který je během REM spánku značně zmenšen. Pomáhá kontrolovat fyziologické strachové reakce našich těl, jako je zvýšená tepová frekvence, pocení nebo dilatace žáků.

Lewis je kopání do toho, zda spouštět vzrušení vzpomínky během spánku může způsobit, že méně stresující. „Máme velmi pěkná data, která naznačují, že to může,“ říká.

„Myšlenka je, že pokud si ty vzpomínky v té době přehrajete, ve skutečnosti nemůžete mít emocionální odezvu,“ říká Lewis. "Takže jeho přehrání bez fyziologické odezvy by mohlo pomoci lidem, aby si oddělili paměť od emocí."

Není těžké představit si TMR jako léčbu traumatických poruch včetně PTSD. Je to vzrušující vyhlídka, ale prozatím, dokonce i v časných studiích zahrnujících ty, kteří mají vzpomínky na vzpomínky, je příliš brzy na to, abych vyvodil nějaké závěry, říká.

„Potřebujeme dobrou databázi, než ji můžeme převést na pacienty, protože není zcela jasné, co to bude dělat,“ říká Rasch. "Pomáhá to skutečně lidem, reaktivovat tuto traumatickou paměť během spánku, nebo to zhoršuje?"

Rasch a jeho kolegové také zkoumají, jak by TMR mohlo usnadnit učení cizojazyčné slovní zásoby.

A zatímco TMR se zdá být nejužitečnější při posilování vzpomínek, které jsou stále konsolidovány, může být užitečné pomoci pacientům s Alzheimerovou chorobou pamatovat si cestu domů nebo rozpoznat členy rodiny. Fyzioterapeuti by také mohli využít TMR, aby pomohli lidem po mrtvici nebo zranění obnovit motorické dovednosti.

Je také v rámci možnosti, že TMR může dokonce ovlivnit, jak si lidé myslí. Řekni, že jsi na párty, a najdi svého kolegu přes místnost. Máš vlnu; neodpovídají. Musíte se sami posoudit, zda vás nebo neuvidíte. Probíhají v obdobně nejednoznačných situacích po celou dobu. Někteří lidé, jako jsou lidé s úzkostí nebo depresí, mají větší pravděpodobnost, že se na ně obrátí negativně.

PROBLÉM S TMR

Navzdory arzenálu žádostí o TMR je jeho vliv na paměť subtilní a není jasné, jak dlouho účinky vydrží. A další zlomy musí být vypracovány.

Například, jak se jednotlivé záznamy objevují v lidském mozku?

„Ani nevíme, jak vypadá signál,“ říká Antony. On a jeho kolegové používají TMR k ilustraci opakování paměti u lidí měřením reaktivace svých objektů pomocí dříve zobrazených snímků pomocí elektroencefalografie (EEG).

„Vůně je velmi silná spoušť, protože je přímo napojena na tuto oblast mozku, která souvisí s pamětí, zatímco zvuky… se musí zastavit na štafetě.“

Zvuk a vůně byly úspěšně použity jako podněty v experimentech TMR a každá doména má své vlastní výhody. Vůně, pro začátek, není ve světě vědy o spaní cizinec. Existují důkazy o tom, že bylinky, jako je levandule, nám mohou pomoci relaxovat a unášet se, a že vůně může ovlivnit emocionální obsah snů člověka.

Ve skutečnosti je čichový systém mozku úzce spojen s hipokampem a oblastmi souvisejícími s emocemi, jako je amygdala. Zápachy nás také obvykle neprobudí; jsou zpracovány během spánku, aniž by to rušily.

Totéž neplatí pro zvuky, které jsou vedeny přes thalamus.„Vůně je velmi silná spoušť, protože je přímo spojena s touto oblastí mozku, která souvisí s pamětí, zatímco zvuky… musí nejprve zastavit na předávací stanici,“ říká Pereira.

Přesné kalibrování zvuku pro TMR je také složité. Hluky mohou snadno narušit pražce. A přesto, „když si je zahrajete příliš tiše, tak si nejste zcela jisti, že jsou registrováni,“ říká Batterink. "Takže to může být trochu delikátní rovnováha mezi získáváním objemu právě na individuálním základě."

Na druhou stranu, zvuk je úspěšnější při startování motorických dovedností než zápach; oblasti mozku zapojené do zpracování sluchu jsou silně propojeny s motorovými oblastmi, říká Diekelmann.

Ve srovnání s pachy se také snadněji ovládají zvuky doma, což znamená, že vědci mohou vykouzlit téměř neomezenou knihovnu. „Kdybychom chtěli 60 různých pachů, které by byly od sebe velmi odlišné, bylo by to mnohem těžší,“ říká Lewis.

Zápach je tupý nástroj, který působí na všechny vzpomínky (naučené během experimentálních studií) stejně. Zvuky umožňují specifičtější, jemnozrnnější přístup, který dokáže určit jednotlivé vzpomínky.

A co víc, zvuky lze přehrávat a zpracovávat rychleji než pachy. Zápach je tupý nástroj, který působí na všechny vzpomínky (naučené během experimentálních studií) stejně. Zvuky umožňují specifičtější, jemnozrnnější přístup, který dokáže určit jednotlivé vzpomínky.

Odloží stranou, pokud se TMR může vymanit z laboratoře, ostatní praktické úvahy zůstávají na svobodě. V případě domácího použití by vědci museli vyvinout gadget, který by identifikoval fázi spánku osoby, a pak ve správný čas vydá pokyn. Lidé se stanou zvyknutými na zvuk, podle spoluautora Rebeccy Spencerové z University of Massachusetts Amherst.

Smith, který předpokládá, že TMR bude používán ke studiu nebo sportu, říká: „Myšlenka čeká na nějaký velmi jednoduchý přístroj nebo aplikaci, která tyto věci dokáže, i když si myslím, že je to docela možné.“

Rasch a jeho kolegové pracují na vývoji takového zařízení, které by zaznamenávalo spánek člověka a pak automaticky prezentovalo slova ve správném čase a správném objemu. Očekává, že za rok nebo dva bude mít důkaz o zásadě, kdy se mu podaří najít spolupracovníky, kteří jim pomohou navrhnout modul gadget.

„To by pravděpodobně zahrnovalo elektrody nebo nějaký druh zařízení pro záznam mozku… mnohem jednoduššího než ve spánkové laboratoři,“ říká.

Tmavá strana mizení s pamětí

Zprávy s pamětí jsou nebezpečný obchod a každá technologie, bez ohledu na to, jak dobře zamýšlená, může být použita pro hanebné prostředky. Když přijde čas, aby se TMR vynořilo z laboratoře, musí být rozpoznána potenciálně zlověstná použití.

Jedním z největších obav je skutečnost, že TMR může ovlivnit, jak si lidé myslí. Raschův výzkum toho, jak může posunout interpretační zkreslení (jak vnímáme někoho, kdo vůči nám jedná) je pouze začátkem.

„TMR můžete použít k tomu, abyste pomohli lidem snížit jejich zkreslení, ale můžete také stejně snadno… pokusit se přesvědčit lidi, že tyto nápady jsou lepší, nebo jsou tito lidé lepší“

Antony je opatrný při extrapolaci z této práce. „Je to slibné, ale neexistuje přímý odkaz, který by ukázal, že to bude léčit rasismus,“ říká.

„TMR můžete použít k tomu, abyste pomohli lidem snížit jejich zkreslení, ale můžete také stejně snadno… pokusit se přesvědčit lidi, že tyto nápady jsou lepší, nebo tito lidé jsou lepší,“ říká Pereira, který spoluautorem dokumentu, který sliboval, je úskalí výzkumu TMR.

TMR-vymývání mozků je podle výzkumníků nepravděpodobné. Existují však i další obavy: Představte si, že se nacházíte v hotelovém pokoji, a když spíte, někdo z nich kouří v vůni obzvláště máslového croissantu. Když se druhý den ráno vydáte do snídaňového baru, uvidíte na prodej šupinaté pečivo. Sub každý výrobek nebo dokonce nápad namísto croissanty a dostanete nápad.

„Myslím, že hlavním problémem je… pokud nejste informováni o tom, co se hraje, když spíte,“ říká Rasch.

Pokud by nejběžnější inkarnací TMR byly nástroje na podporu učení, riziko škodlivých aplikací na Antony je pravděpodobně nízké. Důležitějším problémem, jak říká, je zajistit, aby lidé znali relativní náklady a přínosy.

„Stále přesně nechápeme, jak to funguje,“ říká Pereira. „Nevíte, co se bude dít, a tak byste si to neměli jen tak doma vyzkoušet sami.“

Objevilo se několik negativních důsledků experimentů TMR. Například v Lewisově melodickém experimentu lidé, kteří obdrželi TMR, dělali horší než ostatní při provádění nebo dešifrování druhé, nespojené sekvence. To znamená, že záznamy v paměti mohou být omezeným zdrojem v mozku.

„Pokud prokážíte, že se jedná o bezpečnou a účinnou techniku ​​pro posílení kognice, pak, jak se rozhodnete, kdo k ní má přístup a proč?“

Mnohé experimenty naznačují kompromis, kdy reaktivace a tím posílení jedné paměti přichází za cenu dalšího lepení. Pokud má TMR za následek nulový zisk, uživatelé by nemuseli posilovat vzpomínky, na které se nezaměřují. Studenti by mohli, řekněme, zvednout španělský slovník na úkor rovnic, které se naučili v Trig.

Dalším zájmem je, že uživatelé TMR mohou omylem vytvořit falešné vzpomínky. K tomu již dochází, když přenášíme vzpomínky na dlouhodobé skladování; reaktivace zachovává nebo zobecňuje podstatu zkušenosti, ale jednotlivé detaily se mohou rozpadnout. Je možné, že TMR tento proces povzbudí.

A stejně jako u jiných potenciálních nástrojů na podporu kognitivních funkcí mají vědci důvod být opatrní. „Děláme něco s mozkem ve stavu, kdy je vědomá kontrola omezená,“ říká Rasch. „Musíme to zvážit.

Protože stále nevíme, zda má TMR dlouhodobé zdravotní následky, Rasch říká, že by to ještě nedoporučoval ve větším měřítku, ani u lidí s podmínkami jako PTSD. Ale pro jednoduché, individuální použití, jako je výuka slovní zásoby, říká, že pravděpodobně není velké nebezpečí.

TMR by pravděpodobně mohlo být nákladné a lidem s penězi, kteří hoří, by mohlo být ještě výhodnější.

„Pokud prokážíte, že se jedná o bezpečnou a účinnou techniku ​​pro zlepšení kognice,“ říká Pereira. "Jak se tedy rozhodnete, kdo k ní má přístup a proč?"

BUDOUCNOST PAMĚTI

Než se o otázce přístupu a záměru ještě diskutuje, je třeba ještě dokončit léta výzkumu, než se vědci začnou podvádět do podvědomí, aby získali, posílili nebo pozměnili vzpomínky. A na jednoho výzkumného pracovníka jsou budoucí dárky TMR v konečném důsledku nadějné, a to i v případě, že je přichyceno více než jen malým znepokojením.

Představte si tento scénář: Od dvaceti let se odehrává hrozná událost, pro kterou jste přítomni. Možná, že se to stalo na vaší cestě domů nebo v době, kdy jste cestovali. Ať je to jakkoliv, potřáslo se vám hluboce a ocitnete se strašlivými vzpomínkami. Můžete se zapojit do standardní terapie, ale můžete si také zvolit schůzku s více specializovaným lékařem.

Během sezení by lékař zahrál rychlý tón nebo rozptýlil vůni vůně. Ten zvuk nebo vůně se znovu objevují, když si užíváte obyčejného nočního spánku ve své kanceláři, spouštíte a znovu zapnete paměť, jak si sníte. Budete vzhůru, bez bezbožných vzpomínek, jako by to nebylo nic víc než krtka, který potřeboval být laserován. Ráno budete podepsat pár papírů, které potřásnou rukou lékaře.

To, co mohlo mít mozek zjizvené a tvarované, bylo odstraněno. Není to ani vzpomínka na paměť - je to prostě pryč. Do budoucna se můžete volně pohybovat vpřed, bez překážek.