Súvisiaci obsah
- Zebra Finches Dream Little Dream of Melody
Moja matka je jedným z piatich detí, takže má veľa príbehov o nej a nešťastí jej súrodencov. Jeden z mojich obľúbených sa točí okolo môjho „divného“ strýka Dorseyho a jeho skorých vedeckých snáh. Keď mala moja mama asi osem rokov, jej starší brat každú noc vkĺzol do postele páskový prehrávač, aby ticho zahral čítanie básne „Havran“ (1845) od Edgara Allana Poea. V noci za nocou hral na pásku a snažil sa otestovať, či spontánne recituje báseň zo svojej expozície. Ako to hovorí, prebudila sa zakaždým, keď sa nahrávka začala prehrávať. Iste, stále môže recitovať prvých pár riadkov, ale len preto, že ju báseň každú noc prebudila.
Môjmu strýkovi sa nikdy nepodarilo prinútiť mamu, aby sa „učila spať“, ale ukázalo sa, že niektoré z jeho nápadov nemuseli byť tak zavádzané. Zatiaľ čo učenie spánku, ktoré sa tiež nazýva hypnopaedia, bolo odhalené, neurológovia v mojej laboratóriu a iní objavujú spôsoby, ako využiť stimuly, ako sú zvukové narážky počas spánku, aby posilnili spomienky.
Prví vedci urobili rovnakú chybu ako strýko Dorsey a mysleli si, že by sme sa mohli naučiť nový materiál počas spánku pomocou osmózy, à la Aldous Huxley's Brave New World (1932). Rovnako ako v dystopickom románe, experimenty, ktoré sa pokúšali o spánkové učenie, boli často založené na nesprávnom predpoklade, že spánok je ako hypnotický stav. V dvadsiatych rokoch dvaja vedci verili, že môžu učiť účastníkov úplne novými informáciami prehrávaním zvukových záznamov, keď spali, a vynálezcovia začali na základe tejto myšlienky predávať zariadenia. To sa príliš nelíšilo od epizódy 'Big Cheese' (1996) laboratória Dexter, v ktorej karikatúra chlapca-génius používa obrovské gadget, aby sa pokúsil naučiť sám francúzštinu, keď spí: nefungovalo to.
Až v 50. rokoch 20. storočia vedci objavili vychvaľované účinky hypnopédie vlastne vôbec nespavým spánkom. Namiesto toho tieto maškrty skutočne prebudili ľudí. Debunkeri mohli povedať pomocou relatívne zavedenej techniky nazývanej elektroencefalografia (EEG), ktorá zaznamenáva elektrické signály mozgu prostredníctvom elektród umiestnených na pokožke hlavy. Použitím EEG na svojich účastníkov mohli vedci povedať, že študenti, ktorí spali, boli v skutočnosti hore (niečo, čo dnes robíme vo výskume), a to všetko okrem toho, že výskum spánku bol ukončený ako kognitívny nástroj. O päťdesiat rokov neskôr vieme, že je možné zmeniť pamäť počas spánku iba iným spôsobom, ako sa pôvodne očakávalo.
V roku 2007 neurovedec Björn Rasch z Lübeck University a jeho kolegovia uviedli, že na zastavenie spánku mozgu sa môžu použiť pachy, ktoré súvisia s predtým získaným materiálom. Autori štúdie učili účastníkov o umiestnení predmetov na mriežke, rovnako ako v hre Koncentrácia, a vystavili ich zápachu ruží. Ďalej účastníci spali v laboratóriu a experimentátori čakali, kým sa nevystaví najhlbšej fáze spánku (pomalý vlnový spánok), aby ich opäť vystavili zápachu. Keď boli hore, účastníci sa výrazne lepšie zapamätali, kde sa objekty nachádzajú. Fungovalo to iba vtedy, ak boli počas učenia vystavené ružovému zápachu a cítili ich počas spánku s pomalými vlnami. Keby boli vystavené zápachu iba vtedy, keď boli hore alebo počas REM spánku, tágo nefungovalo.
Skoro sa zdalo príliš dobré, aby to bola pravda. Mohli by sme naozaj učiť spomienky počas učenia zápachom a potom presvedčiť náš mozog, aby ho nacvičoval počas spánku? Od začiatku štúdie sa zistenia potvrdili niekoľkými štúdiami a objavili sa aj nové variácie, napríklad použitie zvukových podnetov namiesto zápachu.
V kognitívnom neurovede Paller Lab na Northwestern University, kde pracujem, bolo publikovaných viac článkov, ktoré dokazujú, že neurovedci dokážu spojiť jeden zvuk s jedným objektom a individuálne ho znovu aktivovať. Môžete napríklad hrať na koncentráciu a dozvedieť sa, že mačka je v ľavom dolnom rohu a varná kanvica je v pravom hornom rohu. Keď sa naučíte mačku, budete počuť meow a keď sa dozviete rýchlovarnú kanvicu, začujete píšťalku. Ak by sme teraz počas spánku s pomalými vlnami hrali iba jeden z tých zvukov, ako je napríklad meow, skutočne by ste si pamätali polohu mačky ešte lepšie ako kanvica. Majte na pamäti, že obidve tieto položky sa spočiatku naučili rovnako dobre, čo poukazuje na to, že mačiatku prednostne pomáhalo spanie pri spánku. Táto schopnosť vybrať konkrétne spomienky na reaktiváciu sa nazýva cielená reaktivácia pamäte (TMR).
Hovoríme tomu TMR, pretože sme presvedčení, že hranie zvukových signálov, ako je táto, reaktivuje pamäť učenia sa polohy objektu z predchádzajúcej úlohy. Moje laboratórium sa domnieva, že toto opakovanie pamäte umožňuje mozgu posilniť jeho reprezentáciu pamäte, čo vedie k lepšiemu vybaveniu. V spolupráci s potkanmi našli mozgoví vedci Daniel Bendor a Matthew Wilson z Massachusetts Institute of Technology presne toto očakávané opakovanie, keď podávali zvukové signály súvisiace s predchádzajúcim učením.
Neurovedci začínajú pracovať s TMR. Jedna nedávna štúdia od mojej skupiny fungovala podobne ako videohra Guitar Hero, kde sa hráč dostáva do centra pozornosti ako hudobník. James Antony, teraz postdoktorát na Princetonskej univerzite, ale v tom čase postgraduálny študent, nechal účastníkov naučiť sa dve hudobné sekvencie na klávesnici. Piesne boli zložené zo štyroch tónov, ktoré sa javili ako padajúce kruhy, podobne ako skutočná hra. Po tom, čo sa obe piesne naučili rovnako dobre, si účastníci zdriemli a Antony ich vyzval jednou z piesní. Keď boli po spánku znovu otestovaní, účastníci boli lepšie pri spaní spievanej piesne ako nevyslovení. Pomyslite na to, ako rýchlo by ste sa mohli naučiť nový hudobný nástroj alebo pieseň, len pripomenutím svojho spiaceho mozgu z predchádzajúceho učenia!
Aj keď sa začal objavovať nejaký translačný výskum, ešte stále nepoznáme hranice TMR alebo spánku. V novinách z roku 2017 zistila postdoktorandka Laura Batterink z môjho laboratória a jej kolegovia, že narážanie TMR v kombinácii s REM spánkom viedlo k lepšiemu spomenutiu slov, ktoré boli zachytené počas popoludnia. Zdá sa, že tento výskum poukazuje na to, že REM spánku je prospešný stav, keď sa pamäť typu „cued“ integruje do už existujúcich pamäťových sietí.
Medzi nevyriešené otázky, ktoré sa ešte musíme venovať, patrí: funguje to pre výučbu cudzích jazykov (tj gramatické vzdelávanie) alebo len pre výučbu cudzej slovnej zásoby? Môže sa použiť na udržanie výkonnosti pamäte v starnúcej populácii? Znamená reaktivácia niektorých spomienok, že iné sú vymazané ešte rýchlejšie?
Osobne ma zaujíma, ako by sa tieto reaktivované spomienky mohli vďaka týmto narážkam meniť. Moje súčasné projekty sú zamerané na skúmanie toho, či narážka spôsobuje zachovanie detailov v celej pamäti, alebo či tieto narážky môžu konsolidovať „podstatu“ pamäti a stratiť cudzie detaily. Alternatívne môže TMR pomôcť zvýšiť všetky aspekty konsolidácie pamäte a ukázať kognitívne náklady iba pre nevybavené položky.
Máme niekoľko poľovníkov a stále sa objavujú nové projekty na riešenie týchto otázok. Ale stále sme na hranici pochopenia spiaceho mozgu. Pre činnosť, ktorú robíme asi jednu tretinu nášho života, existuje viac otázok ako odpovedí. Možno divný strýko Dorsey a jeho Poe pásky boli vlastne predzvesťou budúcnosti výskumu spánku. 
