Сон и память: Сон и память — все самое интересное на ПостНауке

Как сон стимулирует нашу память

Вы проспали больше, чем треть жизни. Если так пойдёт и дальше, вы проведёте во сне около 30 лет. Но ваш мозг «не спит». Почему, и главное, зачем? Современные данные позволяют предполагать, что сон имеет значение для реорганизации памяти.

Об этом в рамках лектория БЕН РАН рассказала Сварник Ольга Евгеньевна — кандидат психологических наук, старший научный сотрудник лаборатории психофизиологии имени В.Б. Швыркова Института психологии РАН.

Сон представляется подходящей платформой для реорганизации нашей памяти. Улучшения памяти после сна, отмеченные в многочисленных экспериментах, носят специфический характер. 

«Имеется в виду не то, что человек выспался и теперь всё помнит лучше. Здесь речь о том, что та память, которая была приобретена им до сна, воспроизводится во время сна: непосредственно в самом сне или в активности его мозга.

И затем, на следующий день, мы видим, что именно эта память улучшилась, а не какая-нибудь другая», — рассказала нейрофизиолог.

Подобных испытаний было проведено довольно много. Спикер рассказала о самых интересных экспериментах.

«Проводился опыт, когда студенты должны были запомнить список незнакомых слов. Одна группа находилась в лаборатории в 22.15, им давали списки слов, они их учили в течение 45 минут и ложились спать до двух часов ночи. В два часа ночи их будили и давали тест, чтобы выяснить, сколько они помнят к этому моменту. Вторая группа пришла в 23.15, спала до 2 часов ночи 15 минут, затем 45 минут учила слова и в три часа ночи ложилась спать. Их будили в 6 часов утра, чтобы протестировать. Разница между этими группами должна была показать, какие фазы сна для нас наиболее важны: в первой половине, в первые три часа, мы большую часть проводим в глубоком сне (медленно-волновом), а вторые три часа — в более поверхностном сне. Оказалось, что для такой вот 

декларативной памяти важны обе фазы, но самое главное не это. Можно попросить студентов 45 минут что-то учить и тут же их протестировать, а потом сравнить получившиеся результаты с тестом в два часа ночи. И оказывается, что в два часа ночи они показывают лучшие результаты, чем сразу после запоминания. Получается, что можно поспать всего три часа, и это моментально приводит к каким-то фантастическим улучшениям. Поэтому идея не спать перед экзаменом совершенно никуда не годится, нужно поспать хотя бы три часа, а лучше если до момента засыпания вы еще раз пробежите всё глазами, запустив активности мозга в определенном направлении», — поделилась наблюдениями Ольга Сварник.

Сон улучшает также и процедурную память. А вот если человеку не давать спать во время периода быстрого движения глаз, то испытуемый не покажет улучшения памяти после сна, говорит лектор. Сон улучшает даже

моторные навыки. Если человек пытается выучить пьесу или упражнения на каком-то музыкальном инструменте, то отправив музыканта спать, мы заметим серьезные улучшения в его исполнении после сна:

«Получается, опять же, что нет смысла играть всю ночь всю последовательность. Нужно поиграть вечером, лечь спать, а наутро мы видим очень серьезные и экспериментально достоверные улучшения этого моторного навыка»

Кроме того, сон помогает находить верные решения и улавливать скрытые закономерности. И это тоже экспериментально проверено: в ходе опыта, где испытуемых просили генерировать последовательность цифр, основываясь на той последовательности, которая уже была дана.

Предполагают, что за всеми этими улучшениями лежит реорганизация активности в мозге. 

«Если сон — это создание определенных условий для организации памяти, то мы должны видеть, что во время сна есть периоды, когда активность повторяется. Та самая активность, которая связана с приобретением этой памяти. И таких экспериментальных данных у нас тоже довольно много. На животных было показано, что повторяются даже активности именно нейронных групп. Оказалось, что последовательность, с которой активируются нейроны при пробегании лабиринтного кольца, повторяется, когда животное спит. Получается, что хоть мы и не можем спросить крысу о ее снах, по нейронам мы видим, что ей снится, как она ходит в этом пространстве. При этом частота нейронов может быть ниже, но повторяется, как будто она мысленно перемещается в этом пространстве», — рассказала Ольга Сварник.

Чтобы сон помог запомнить что-то лучше, нужно, чтобы это действие производилось человеком ранее, пока он бодрствует. Фантазии о том, что можно научиться чему-то во сне, при этом ничего не делая в бодрствовании, не имеют под собой никаких оснований.

О Лектории БЕН РАН

Тематические лекции в Библиотеке по естественным наукам РАН — это уникальная возможность окунуться в мир естественных наук и открыть для себя его многообразие. Проводниками в этом интересном путешествии для вас станут ученые ведущих научно-исследовательских институтов Российской академии наук и преподаватели лучших ВУЗов Москвы.

 

Память исчезает в быстром сне

Особые нейроны заставляют мозг во время быстрой фазы сна забыть недавно выученную информацию.

(Фото: belchonock / Depositphotos) 

Открыть в полном размере

‹

›

Известно, что сон нужен для памяти, что без сна мозг плохо запоминает то, что узнал накануне, и нейробиологи сейчас активно изучают, как сон превращает кратковременную память в долговременную. Но в действительности сон работает не только на память, но и против памяти. О том, что во время сна мозг забывает какие-то вещи, тоже говорят достаточно давно.

Недавние исследования показали, что во время сна в мозге уменьшается количество синапсов – межнейронных соединений, с помощью которых нервные клетки формируют цепочки. Нейронные цепочки формируются, когда в мозге откладывается какая-то информация, значит, если цепочки рвутся, то и информация забывается.

Сотрудники Нагойского университета вместе с коллегами из американских Национальных институтов здоровья сумели в подробностях описать то, что происходит во время сонного забывания.

Мы знаем, что сон состоит из медленной фазы (которая включает в себя ещё несколько фаз) и быстрой, которая называется ещё REM-сном. Во время REM-сна глаза под закрытыми веками активно двигаются (откуда и название: rapid eyes movements), учащается сердцебиение, и электрические волны выглядят так, как будто мозг бодрствует; при этом мышцы остаются полностью расслабленными. Считается также, что сны мы видим именно во время REM-фазы.

Сон в целом и смена фаз сна зависит от разных нейронных и гормональных механизмов, и исследователи изучали активность нейронов, которые синтезируют сонный меланин-концентрирующий гормон – MСН (он, впрочем, регулирует не только сон, но и аппетит). У мышей во время быстрого сна активничали больше половины таких нейронов, тогда как во время бодрствования – только 35%. Среди клеток, синтезирующих МСН, были такие, которые работали и во время сна, и во время бодрствования, но их было меньшинство – 12%. То есть эти нейроны важны именно для быстрого сна.

С другой стороны, они оказались важны и для обучения с памятью: отростки МСН-нейронов тянулись в гиппокамп, один из основных центров памяти в мозге. Чтобы увидеть, как именно они влияют на память, исследователи активировали нейроны во время консолидации памяти, когда свежая информация из кратковременного хранилища переходит в долговременное хранилище. И оказалось, что МСН-нейроны этому мешают: если их активировали, то мыши потом хуже вспоминали знакомы предметы, которые видели немногим ранее, путая их с незнакомыми предметами.

Тогда МСН-нейроны попробовали, наоборот, выключить, и выключить во время быстрого сна. Тут получилось наоборот: мыши, у которых их во время сна отключали, лучше вспомнила выученное. Некоторые МСН-нейроны работают также и во время других фаз сна, и, как было сказано выше, во время бодрствования – но если их отключали во время других фаз сна и во время бодрствования, на памяти это никак не сказывалось. Другими словами, по крайней мере, некоторая информация исчезает из памяти именно во время быстрого сна, и главную роль здесь играют особые нейроны, синтезирующие один из сонных гормонов.

Забывать для мозга просто необходимо: не вся информация нам одинаково нужна, и без забывания ненужного мы не могли бы узнавать и запоминать что-то новое. Можно сказать, что сон помогает нашей памяти двояким образом: помогая крепче запомнить то, что нужно, и помогая забыть то, что не нужно. Но, возможно, что сонное забывание порой работает слишком усердно – в таком случае нам бы очень пригодились какие-нибудь средства, которые бы аккуратно вмешивались в наш быстрый сон, подавляя чрезмерно большую активность «нейронов забвения».

Подробно результаты исследований описаны в Science.

Сон, обучение и память | Здоровый сон

Процесс обучения и сон

Сон, обучение и память — сложные явления, которые до конца не изучены. Однако исследования на животных и людях показывают, что количество и качество сна оказывают глубокое влияние на обучение и память. Исследования показывают, что сон помогает обучению и памяти двумя разными способами. Во-первых, лишенный сна человек не может оптимально сосредоточить внимание и, следовательно, не может эффективно учиться. Во-вторых, сон сам по себе играет роль в консолидации памяти, что необходимо для усвоения новой информации.

Хотя точные механизмы неизвестны, обучение и память часто описываются с точки зрения трех функций. Приобретение относится к введению новой информации в мозг. Консолидация представляет процессы, посредством которых память становится стабильной. Отзыв относится к возможности доступа к информации (сознательно или бессознательно) после того, как она была сохранена.

Каждый из этих шагов необходим для правильного функционирования памяти. Приобретение и припоминание происходят только во время бодрствования, но исследования показывают, что консолидация памяти происходит во время сна за счет укрепления нейронных связей, формирующих наши воспоминания. Хотя единого мнения о том, как сон делает этот процесс возможным, нет, многие исследователи считают, что специфические характеристики мозговых волн на разных стадиях сна связаны с формированием тех или иных типов памяти.

Сон, обучение и память

 (1:52)

Доктор Роберт Стикголд обсуждает роль сна в памяти как до, так и после новой обучающей ситуации.

посмотреть видео

Исследователи сна изучают роль сна в обучении и формировании памяти двумя способами. Первый подход рассматривает разные стадии сна (и изменения их продолжительности) в ответ на изучение множества новых задач. Второй подход исследует, как лишение сна влияет на обучение. Депривация сна может быть тотальной (сон запрещен), частичной (лишение раннего или позднего сна) или выборочной (лишение определенных стадий сна).

Стадии сна и типы памяти

Различные типы воспоминаний формируются в новых обучающих ситуациях. Ученые изучают, существует ли связь между консолидацией разных типов воспоминаний и различными стадиями сна.

Самые ранние исследования сна и памяти были сосредоточены на декларативной памяти , которая представляет собой знание информации, основанной на фактах, или «того», что мы знаем (например, столица Франции или что вы ели вчера вечером на ужин). В одном исследовании у лиц, прошедших интенсивный языковой курс, наблюдалось увеличение на 9 баллов.0033 быстрое движение глаз сон или быстрый сон. Это стадия сна, в которой сновидения происходят чаще всего. Ученые предположили, что быстрый сон играет важную роль в усвоении изученного материала. Дальнейшие исследования показали, что БДГ-сон, по-видимому, участвует в процессах декларативной памяти, если информация сложна и эмоционально заряжена, но, вероятно, нет, если информация проста и эмоционально нейтральна.

Теперь исследователи выдвигают гипотезу о том, что медленный сон (ММС), глубокий восстанавливающий сон, также играет важную роль в декларативной памяти, обрабатывая и консолидируя вновь полученную информацию. Исследования связи между сном и декларативной памятью дали неоднозначные результаты, и это область продолжающихся исследований.

Исследования также были сосредоточены на сне и его роли в процедурной памяти — запоминании того, «как» что-то делать (например, кататься на велосипеде или играть на пианино). БДГ-сон, по-видимому, играет решающую роль в консолидации процедурной памяти. Другие аспекты сна также играют роль: моторное обучение, по-видимому, зависит от количества более легких стадий сна, в то время как некоторые типы визуального обучения, по-видимому, зависят от количества и времени как глубокого, медленного сна (SWS), так и быстрого сна. спать.

Влияние лишения сна на обучение и работоспособность

Еще одна область, которую изучают исследователи, — влияние недостатка сна на обучение и память. Когда мы лишены сна, наше сосредоточение, внимание и бдительность дрейфуют, что затрудняет получение информации. Без достаточного сна и отдыха перегруженные нейроны больше не могут правильно координировать информацию, и мы теряем способность получать доступ к ранее изученной информации.

Кроме того, это может повлиять на нашу интерпретацию событий. Мы теряем способность принимать правильные решения, потому что больше не можем точно оценивать ситуацию, соответствующим образом планировать и выбирать правильное поведение. Суждение становится нарушенным.

Хроническая усталость до состояния утомления или истощения означает, что мы с меньшей вероятностью будем работать хорошо. Нейроны не работают оптимально, мышцы не отдыхают, а системы органов не синхронизированы. Потеря внимания из-за недосыпания может даже привести к несчастным случаям или травмам.

Дополнительные сведения о том, как недосыпание влияет на производительность, см. в разделе Сон, производительность и общественная безопасность.

Плохой сон и недосыпание также негативно сказываются на настроении, что сказывается на обучении. Изменения настроения влияют на нашу способность получать новую информацию и впоследствии запоминать эту информацию. Хотя хроническое недосыпание по-разному влияет на разных людей (и последствия до конца не известны), ясно, что хороший ночной отдых оказывает сильное влияние на обучение и память.

Открытые вопросы

Хотя текущие исследования показывают, что сон необходим для правильного функционирования памяти, есть вопросы без ответа, как и в любой области активных научных исследований. Например, некоторые лекарства значительно, если не полностью, подавляют быстрый сон. Однако пациенты, принимающие эти препараты, не сообщают о каком-либо ухудшении памяти. Точно так же травмы или заболевания, вызывающие поражение ствола головного мозга (и, следовательно, устранение быстрого сна человека) не приводят к какой-либо очевидной потере способности формировать новые воспоминания. Исследования и споры продолжаются.

Не все исследователи убеждены, что сон играет столь важную роль в консолидации памяти, как думают другие. В экспериментах, в которых животные проходили сложный лабиринт, количество быстрого сна у животных увеличивалось после выполнения задания. Некоторые исследователи считают, что увеличение фазы быстрого сна отражает повышенную потребность в мозговых процессах, участвующих в обучении новой задаче. Другие исследователи, однако, предположили, что любые изменения продолжительности быстрого сна связаны со стрессом самой задачи, а не с функциональной связью с обучением.

Исследователи также расходятся во мнениях относительно влияния лишения сна на обучение и память. Например, крысы часто намного хуже справляются с задачами обучения после того, как их выборочно лишили фазы быстрого сна. Это говорит о том, что быстрый сон необходим для способности животных консолидировать память о том, как выполнять задание. Некоторые ученые утверждают, что наблюдаемые различия в обучении на самом деле не связаны с отсутствием быстрого сна, а могут быть связаны с тем, что животные не так хорошо отдыхали, потому что они были лишены части сна.

Резюме

По мнению многих исследователей, данные свидетельствуют о том, что различные стадии сна участвуют в консолидации различных типов воспоминаний и что недостаток сна снижает способность человека к обучению. Хотя открытые вопросы (и споры) остаются, общие данные свидетельствуют о том, что достаточный ежедневный сон очень важен для обучения и памяти.

вернуться к началу

Последнее рассмотрение этого контента было сделано 18 декабря 2007 г.

Влияние сна на обучение и память | Институт хронобиологии и сна

Многие студенты не спят всю ночь, чтобы учиться. По данным Medical News Today, около 20 процентов студентов не спят всю ночь не реже одного раза в месяц, а около 35 процентов не ложатся спать после трех утра один или несколько раз в неделю.

Тем не менее, не спать всю ночь, чтобы учиться, это одна из худших вещей, которые ученики могут сделать для своих оценок. В октябре 2019 года два профессора Массачусетского технологического института обнаружили корреляцию между сном и результатами тестов: чем меньше студенты спали в течение семестра, тем хуже их результаты.

Так почему же сон так важен для результатов тестов? Хотя ответ кажется простым, что студенты просто работают лучше, когда они не устают ни умственно, ни физически, правда может быть гораздо сложнее и интереснее.

За последние 20 лет ученые обнаружили, что сон влияет не только на способность учащихся хорошо учиться; это улучшает их способность учиться, запоминать, сохранять, вспоминать и использовать свои новые знания для творческого решения проблем. Все это способствует улучшению результатов тестов.

Давайте взглянем на некоторые из самых интересных исследований, посвященных влиянию сна на обучение и память.

Как сон улучшает способность к обучению?

Когда мы изучаем факты и информацию, большая часть того, что мы узнаем, временно сохраняется в области мозга, называемой гиппокампом. Некоторые ученые предполагают, что, как и большинство центров хранения, гиппокамп имеет ограниченную емкость хранения. Это означает, что если гиппокамп переполнен, и мы пытаемся узнать больше информации, мы не сможем этого сделать.

К счастью, многие ученые также предполагают, что сон, особенно стадии 2 и 3, играет роль в восполнении нашей способности к обучению. В одном исследовании группа из 44 участников прошла две строгие сессии обучения, один раз в полдень и еще раз в 18:00. Половине группы разрешалось вздремнуть между сеансами, а другая половина принимала участие в стандартных мероприятиях. Исследователи обнаружили, что группа, которая спала между учебными занятиями, училась так же легко в 18:00, как и в полдень. Однако группа, которая не спала, испытала значительное снижение способности к обучению [1].

Как сон улучшает способность вспоминать информацию?

Люди знали о пользе сна для восстановления памяти на протяжении тысячелетий. Фактически, первая запись об этом откровении относится к первому веку нашей эры. Ритор Квинтилиан заявил: «Это любопытный факт, причина которого не очевидна, что интервал в одну ночь значительно увеличивает силу памяти».

В прошлом веке ученые много раз проверяли эту теорию и часто обнаруживали, что сон улучшает память и память на 20-40 процентов. Недавние исследования привели ученых к гипотезе о том, что стадия 3 (глубокий сон без быстрых движений глаз или медленный сон) может быть особенно важна для улучшения сохранения памяти и отзыва [2].

Как сон улучшает долговременную память?

Ученые предполагают, что сон также играет важную роль в формировании долговременных воспоминаний. По словам Мэтью Уокера, профессора неврологии и психологии Калифорнийского университета в Беркли, МРТ-сканирование показывает, что медленные мозговые волны фазы 3 сна (глубокий медленный сон) «служат курьерской службой», транспортируя воспоминания из гиппокампа в другие, более постоянные места хранения. [3].

Как сон улучшает способность творчески решать проблемы?

Многие тесты предназначены для оценки навыков критического мышления и творческого решения проблем. Недавние исследования привели ученых к гипотезе о том, что сон, особенно быстрый сон, играет роль в укреплении этих навыков. В одном исследовании ученые проверили влияние быстрого сна на способность решать анаграммы (словосочетания вроде «EOUSM» вместо «MOUSE»), способность, которая требует сильного творческого мышления и навыков решения проблем.

В ходе исследования участники решили пару головоломок-анаграмм перед сном в лаборатории сна с электродами, прикрепленными к их головам. Испытуемых будили четыре раза в течение ночи, чтобы решить анаграммы, дважды во время медленного сна и дважды во время быстрого сна.

Исследователи обнаружили, что когда участники были разбужены во время быстрого сна, они могли решить на 15-35% больше головоломок, чем если бы их разбудили из медленного сна. Они также работали на 15–35 % лучше, чем в середине дня [4]. Похоже, что быстрый сон может играть важную роль в улучшении способности решать сложные проблемы.

Итак, в чем смысл?

Исследования сна, проведенные за последние 20 лет, показывают, что сон не только дает учащимся энергию, необходимую им для учебы и успешной сдачи тестов. На самом деле сон помогает учащимся учиться, запоминать, сохранять, вспоминать и использовать свои новые знания для поиска творческих и инновационных решений.

Неудивительно, что ранее упомянутое исследование Массачусетского технологического института не выявило улучшения результатов у тех, кто уделял первостепенное внимание сну только в ночь перед важным испытанием. На самом деле, исследователи Массачусетского технологического института пришли к выводу, что если студенты хотят увидеть улучшение своих тестовых результатов, они должны уделять первоочередное внимание сну в течение всего учебного процесса. Допоздна, чтобы учиться, просто не окупаются.

Хотите узнать больше о влиянии сна на обучение и память? Ознакомьтесь с этим Руководством по сну для учащихся.