Originaal artikkel: https://kids.frontiersin.org/articles/10.3389/frym.2018.00023
Autorid ja retsensendid
Autorid: Ken A. Paller
Noored arvustajad: Explora teaduskeskus ja lastemuuseum
Abstraktne
Uni kulutab kolmandiku teie elust. Te ei saa seda vältida ega tohiks ka. Heliuin võib panna teid tundma suurepäraselt. Kuid siin on midagi enamat. Uni on ka õppimiseks hädavajalik. Suur osa sellest, kes te olete – teie mälestused ja harjumused – võivad sõltuda sellest, mida teie aju magamise ajal teeb. See artikkel hõlmab mõningaid uusi katseid sellel teemal ja mõningaid ootamatuid leide. Iga päev omandate igasuguseid uusi teadmisi. See hõlmab asju, mida loete, koolis õpitud asju, uudiseid sõprade kohta ja teie enda loomingulisi mõtteid või pilte. Ja võib-olla see, kus sa selle raamatu käest panid, mida lugesid. Hiljem võib paljusid neist mälestustest olla raske meeles pidada. Hiljutised teaduslikud avastused aitavad meil mõista, kuidas uneaegne ajutegevus aitab meeles pidada.
Aju ei ole kaugeltki tühikäigul, kui me magame. Keegi ei tea täpselt, miks. Pange arvuti magama ja see lihtsalt peatub ega tee midagi. Mitte meie aju. Ometi ärkame, teades väga vähe sellest, mida meie aju on teinud.
Neuroteadlased on palju võimalusi ajutegevuse jälgimiseks. Ja nad on välja mõelnud palju seletusi nendele salapärastele sündmustele magavas ajus.
Siin on üks idee. Kujutage ette majahaldjat, kes on terve öö hõivatud, nagu Harry Potteri maailmas. Autor J.K. Rowling kujutas majahaldjat olendina, kes töötas võluri majas nagu ori, koristades igal õhtul nähtamatult ära võluri päeva jooksul tekitatud segaduse. Kuid see "aju-majahaldjas" aitaks hoopis väärtuslikke mälestusi tugevdada ja ebaolulisi mälestada. Kas kujutate ette miniatuursete kodupäkapikkude rühma, kes korraldab teie ajus sel viisil mälestusi? Võib-olla on mälestused järgmisel hommikul heas korras.
Jah, see on fantaasia, mitte neuroteadus. Kuid meie aju seisab silmitsi suure väljakutsega. Peame hoidma tähtsatest mälestustest kinni ja selleks, et see juhtuks, aitab ebaolulised unustada. Seega on õppimise õnnestumiseks vaja midagi maagilist.
Iga päev salvestatakse teie ajusse lugematu arv mälestusi. Varsti võivad need kõik ununeda. Valige päev eelmise nädala keskpaigast. Kui palju mäletad sellest päevast praegu? On tõenäoline, et enamik mälestusi, mille te sel päeval lõite, on juba kadunud (või nagu Harry Potter võib öelda, "kadunud").
Mis siis, kui soovite sellele mälukaotusele vastu seista? Sa juba tead, mida teha! Sa harjutad seda, mida oled õppinud. See on sama, mida teevad näitlejad, kui nad lavastuses oma ridu harjutavad.
Kui soovite midagi pähe õppida, tooge see meelde ja harjutage seda korduvalt.
Kognitiivse neuroteaduse üks suuremaid väljakutseid on selgitada, kuidas uus teave teie ajju jõuab. Samuti uurime, kuidas proov aitab. Jõupingutused, mida kulutate meeldejätmiseks, tasub end ära. Põhjus on ajuvõrgustikes muuta, kui neid kasutate. Seega, kui sa midagi mäletad, muutub see mälu tugevamaks.
Kuid see pole ainus viis tugevdamiseks mälestusi valida. See juhtub ka siis, kui me magame. Meil ei ole vaja une ajal mälestusi harjutada. Me teeme seda loomulikult ja ärkame ilma, et me seda teeme.
Kuulake tooni
Hiljutine teaduslik läbimurre aitas ühendada mälu ja une. See hõlmas mitmeid katseid helidega. Kui flööt mängib pehmet tooni ajal, mil inimene õpib fakti, saab heli ja fakti omavahel seostada. Hiljem, une ajal, võib see flöödiheli olla piisavalt pehme, et mitte äratada inimest, kuid siiski meelde tuletada. Kui see juhtub, muutuvad fakti mäletamisega seotud ajuvõrgud.
Enamik und uurinud teadlasi arvas varem, et kuulmine ei tööta une ajal kuigi hästi. See vaade ei olnud päris õige. 2009. aastal avastasime õpilastega, et uneaegse mälu harjutamise uurimiseks saab kasutada pehmeid helisid [1]. Jõudsime järeldusele, et helid töötasid "mälu meeldetuletustena", kuna need muutsid hiljutiste mälestuste salvestamist.
Mitmes erinevas riigis töötavad teadlased on seda tüüpi katseid nüüdseks korduvalt korranud [2]. Tavaliselt mängivad võtmerolli õpilased. Meie katses said õpilased esmalt teada, kus arvutiekraanil ilmus 50 pilti. Näiteks võivad nad näha vasakus ülanurgas flööti ja paremas allnurgas klammerdajat. Iga pilt ilmus koos kindla heliga. See õppimine ei olnud videomängu mängimisega võrreldes kuigi lõbus, kuid õpilased tegid sellegipoolest koostööd ja õppisid kõik asukohad selgeks. Järgmisena tegi iga õpilane lõunauinaku. Pärast ärkamist testisime neid, et näha, mis neile meelde jäi. Nad pidid iga pildi täpselt meenutama, kus nad olid näinud. Mõõtsime, kuhu nad selle ekraanil asetasid. Mida lähemale nad iga pildi kohale paigutasid, seda paremad on nad selles mälutestis.
Mõne pildi puhul kõlasid uinaku ajal spetsiifilised helid, mis nendega kaasnesid. Õpilased magasid selle maha. Nad ei teadnud, et mingeid helisid kõlab.
Võrdlesime nende piltide tagasikutsumist ja ülejäänud pilte (mille puhul heli une ajal ei mängitud). Meenutus oli parem piltide jaoks, kui nende helisid mängiti une ajal. Kui helid kõlasid, peab aju mälumaht olema muutunud (vt 1. videot). See üldine eksperimentaalne protseduur (vt joonis 1) võimaldab seega neuroteadlastel mälestustesse häkkida.
https://www.youtube.com/watch?v=R85Sza3DLao
Video 1 – sihitud mälu taasaktiveerimine. See videolõik on valmistatud riikliku teadusfondi ja nende Science Nationi meeskonna kaudu. https://www.nsf.gov/news/special_reports/science_nation/sleepmemory.jsp
Joonis 1 – siin kirjeldatud katsetel on tavaliselt kolm osa.
Esiteks õpivad inimesed uut teavet. Uus teave võib olla pärit raamatust või selle kohta, kus objektid asuvad, mida võõrsõnad tähendavad või kuidas muusikateost esitada. Teiseks, une ajal võidakse see teave uuesti aktiveerida, nii et see salvestatakse ajus tõhusamalt. Näiteks kellahelin võib magavale ajule meelde tuletada infot raamatust, kui kell helises ka õppimise ajal. Samamoodi võib lõhn esineda õppimise ajal ja seejärel une ajal uuesti ilmneda. Mälu meeldetuletused une ajal suurendavad tõenäosust, et teave jääb kindlalt meelde. Katse kolmandas osas on mälutest. Taasaktiveeritud teabe meeldejätmine on paranenud. Need katsed aitavad meil mõista tavapärast õppimisprotsessi. Tundub, et kui me igal ööl magame, on meie aju hõivatud harjutamise ja õpitu uute asjade meelde tuletamisega. Muidugi on abi ka mälestuste harjutamisest ärkvel olles. Miks võib mäluproov une ajal eriti kasulik olla, on praegu ebaselge, kuigi aju toodab intrigeerivaid elektrilisi signaale, mis näivad vihjavat sisemuses toimuvale. Need ja teised mõistatused ootavad lahendamist tuleviku neuroteadlaste poolt.
Mälu häkkimine
See uurimus viib meid edasi, et mõista, kuidas mälestused ajus salvestatakse. Leiud tõstatavad ka metsiku võimaluse. Võib-olla saaksid inimesed valida mälestusi, mida kodus magades taasaktiveerida. Miks seda teha? Üks põhjus on see, et me ei pruugi piisavalt magada. Ja isegi kui me seda teeme, ei pruugi uni ideaalselt toimida. Võime endale teadmata harjutada asju, mida eelistaksime unustada. Kas teie uni on täis tüütuid mälestusi? Võib-olla võiksite selle asemel harjutada seda, mida soovite tõesti meeles pidada.
Une kasutamiseks õppimise parandamiseks on palju võimalusi. 2015. aastal aitasid teadlased õpilastel õppida võõrkeelt sama põhimeetodi abil [3]. Õpilased õppisid kõigepealt mõnda aega hollandi sõnu. Mõned neist sõnadest esitati hiljem uuesti, kui õpilased magasid. Kui nad ärkasid, teadsid nad une ajal esitatud sõnade tähendusi paremini kui nende sõnade tähendused, mida nad magamise ajal ei esitanud. Sarnases uuringus parandasime uue keele õppimiseks oluliste grammatikareeglite õppimist [4]. Samuti tugevdasime une ajal muusikalisi oskusi [5]. Selles uuringus õppisid õpilased esmalt klaviatuuril esitama kahte laulu. See oli nagu Guitar Hero videomäng: liikuvad ringid juhendasid õpilasi iga laulu esitamiseks õigel viisil klahve vajutama. Siis tuli uinak. Hiljem oskasid õpilased paremini mängida laulu, mis neile magamise ajal vaikselt ette oli antud.
Me õpime mõningaid oskusi ja harjumusi teadmata, et me neid õpime. Seda tüüpi õppimise tehniline termin on kaudne õppimine. Üks näide on halb harjumus une ajal hammaste krigistamine. Kui teete seda, siis kuidas saate õppida peatuma? Võib olla raske kontrollida seda, mida teete ainult magamise ajal. Meie idee on, et une ajal mängitavad spetsiaalsed helid võivad aidata. Esiteks õpiksid inimesed päeva jooksul lõõgastavat heli kuuldes lõuad vabastama. See sama heli võib anda neile märku, et nad lõõgastavad une ajal.
Selliseid uusi ideid tuleb katsetada. Me ei tea veel, kas need toimivad. Kuid oleme lootusrikkad mitmesuguste muude katsetulemuste tõttu. Näiteks meie unemeetod aitas kaasa veel ühele harjumusele, kui kasutasime seda eelarvamuste vähendamiseks treenimise tugevdamiseks [6].
Meie katse mõistmiseks kaaluge järgmist. Me kõik omandame järk-järgult üldised tõekspidamised inimrühmade kohta, alates kokkupuutest filmide, televisiooni ja muu sarnasega. See on õppimise loomulik osa. Selliseid ideid (üldistusi) võime ette võtta ilma seda teadmata ja isegi ideedega nõustumata. Ideed võivad seejärel mõjutada meie mõtteid ja käitumist nende rühmade inimeste suhtes. Siin on üks konkreetne näide. Ammu oli levinud stereotüüp, et naised pole teadlasteks saamiseks piisavalt targad. Teadlasi mängisid filmides ja televisioonis sageli näitlejad, kes olid vanad, kiilased, valged mehed. Selle stereotüübiga kokkupuude võib tekitada alateadliku sotsiaalse eelarvamuse. Seda tüüpi eelarvamus inimeste rühma suhtes mõjutab regulaarselt seda, kuidas me teisi inimesi kohtleme, ja me ei pea sellest mõjust teadlikud olema. Kuid nagu muud tüüpi õppimist, saab ka neid eelarvamusi treenides muuta. Näiteks võib korduv kogemus kohtuda naistega, kes on hämmastavad teadlased, vähendada meediast saadavat eelarvamust. Meie katse näitas, et uneaegsed mälu meeldetuletused võivad tugevdada treeningut, et vähendada inimeste suhtes levinud eelarvamusi.
Teadusuuringud võivad anda ka viise, kuidas saavutada une ajal meeldetuletusi kasutades muid väärtuslikke eeliseid. Näiteks võib õppimine olla väga oluline pärast seda, kui keegi kannatab ajukahjustuse all. Patsiendil võib tekkida vajadus taastada võime rääkida või normaalselt liikuda. Taastusraviseansside eesmärk on kiirendada õppimist teatud ajuvõrgustikes. Taastumine sõltub sellest, kui hästi see õpe edeneb. Vaid mõnetunnise teraapiaga nädalas võib taastusravi toimimine veidi aega võtta. Uneravi võib kasutada helisid, mis on seotud tegevustega, mida patsient püüab õppida. Nende helide igaõhtune esitamine võib kiirendada inimese taastumist. Loodetavasti näitavad tulevased katsed, kuidas see toimima panna.
Kas mälu häkkimine võib olla kahjulik?
Uued viisid mälestuste muutmiseks võivad olla kallid. Siiani olen rõhutanud inimeste abistamise viise. Kuid kas need meetodid võivad ka inimesi kahjustada?
Autor Aldous Huxley kujutas oma romaanis " Vapra uus maailm" [7] ette, kui halvasti asjad võivad minna. Selles loos kontrollis riik oma kodanikke selle kaudu, mida Huxley nimetas hüpnopeediaks. See tähendab, et kui imikud ja lapsed magasid, õpetati neile teatud mõtteviise. Kõigile määrati ühiskonnas konkreetne roll, mõnele kõrge ja mõnele madal. Ja nad kõik veensid asju ostma ja olema innukad tarbijad. Oma väljaõppe tõttu ei tundunud inimestel siin maailmas muud valikut, kui võtta oma kohustused ja leppida neile määratud staatusega.
Peaksime uue tehnoloogiaga ettevaatlikult edasi minema. Inimesed ei taha, et nende mälestusi une ajal ilma nende loata muudetaks. Selle meetodi kuritarvitamine võib olla võimalik. Näiteks võib ebaeetiline hotelliomanik esitada hotellikülalistele une ajal sõnumeid. Külalised võivad saada soovimatut reklaami isegi teadmata. Peame olema valvsad, et une ajal mälestuste muutmise meetodeid ei kuritarvitataks.
Minu kirjeldatud katsetes nõudis protseduur teatud koolitust. Inimesed olid selle koolituse ajal alati ärkvel ja õpitu polnud nende eest varjatud. Üks viis, kuidas inimene une ajal soovimatuid mälumuutusi vältida, on kasutada võimalust õpetatavast algusest kõrvale lükata.
Neuroteadus on avanud ukse uutele võimalustele, kuidas juhtida magavat aju paremini tööle. Mõnes mõttes tundub, et kodupäkapikud tõesti puhastavad teie aju magades. Täiendavate teaduslike jõupingutustega nendes uutes suundades võib magava aju parem mõistmine tuua palju erinevaid eeliseid. Ideaalis annab see uuring meile rohkem põhjust unevajaduse väärtustamiseks – mitte pahaks panemiseks.
Sõnastik
Neuroteadlased: ↑ Teadlased, kes uurivad aju ja närvisüsteeme.
Kognitiivne neuroteadus: ↑ See neuroteaduse osa, mis tegeleb vaimsete funktsioonide uurimisega.
Ajuvõrgud: ↑ Ajurakkude (neuronite) kogum, mis võivad koos olla aktiivsed. Õppimine hõlmab muutusi sellistes ajuvõrgustikes. Neuroteadlased kasutavad terminit "närvi plastilisus", et viidata nendele muutustele, kuidas võrgu neuronid on üksteisega ühendatud.
Kaudne õppimine: ↑ Õppimise tüüp, mis toimub ilma, et inimesed mõistaksid, mida nad on õppinud. Pärast seda õppimist, nagu oskuse, harjumuse või protseduuri omandamisel, võivad inimesed mõelda ja käituda erinevalt, mõistmata, et kaudne õppimine on nende mõtteid ja käitumist muutnud.
Teadmatu sotsiaalne eelarvamus: ↑ harjumuse õppimine, mille käigus omandame üldisi ideid inimrühmade kohta. Need eelarvamused mõjutavad siis seda, kuidas me teisi kohtleme, mõnikord ebaõiglaselt ja isegi siis, kui me ei mõista, et meie käitumist juhib see õpe.
Huvide konflikti avaldus
Autorid kinnitavad, et uuring viidi läbi ilma igasuguste äriliste või finantssuhete puudumisel, mida võiks tõlgendada potentsiaalse huvide konfliktina.
Tänuavaldused
Mõned nende tulemusteni viinud uuringud said raha riiklikult teadusfondilt. Olen tänulik oma paljudele kaastöötajatele selles uurimistöös ning oma sõpradele Marcia Graboweckyle, John Kouniosele ja Lisa Munozile abi eest kirjutamisel. See artikkel põhineb artiklil, mis ilmus algselt saidil LiveScience.com .
Viited
[1] ↑ Rudoy, J.D., Voss, J.L., Westerberg, C.E. ja Paller, K.A. 2009. Individuaalsete mälestuste tugevdamine nende une ajal taasaktiveerimise teel. Science 326:1079. doi:10.1126/teadus.1179013
[2] ↑ Oudiette, D. ja Paller, K.A. 2013. Magava aju uuendamine sihipärase mälu taasaktiveerimisega. Trends Cogn. Sci. 13:142–9. doi:10.1016/j.tics.2013.01.006
[3] ↑ Schreiner, T. ja Rasch, B. 2015. Sõnavara õppimise suurendamine uneaegse verbaalse vihje abil. Cereb. Cortex 25:4169–79. doi: 10.1093/cercor/bhu139
[4] ↑ Batterink, L.J. ja Paller, K.A. 2017. Unepõhine mälutöötlus hõlbustab grammatilist üldistamist: tõendid sihipärase mälu taasaktiveerimise kohta. Aju Lang. 167:83–93. doi:10.1016/j.bandl.2015.09.003
[5] ↑ Antony, J.W., Gobel, E.W., O'Hare, J.K., Reber, P.J. ja Paller, K.A. 2012. Mälu taasaktiveerimine une ajal mõjutab oskuste õppimist. Nat. Neurosci. 15:1114–6. doi:10.1038/nn.3152
[6] ↑ Hu, X., Antony, J.W., Creery, J.D., Vargas, I.M., Bodenhausen, G.V. ja Paller, K.A. 2015. Kaudsete sotsiaalsete eelarvamuste eemaldamine une ajal. Science 348:1013–5. doi:10.1126/science.aaa3841
[7] ↑ Huxley, A. 1932. Vapper Uus Maailm.