Lernen Sie, während Sie schlafen

Ein Forscherteam in Deutschland hat herausgefunden, dass sich eine bestimmte Art des Gedächtnisses verbessert, wenn das Gehirn eines Menschen während einer bestimmten Phase des Schlafzyklus mit einem schwachen elektrischen Strom stimuliert wird.

Neurowissenschaftler Jan Born , der Universität Lübeck, untersucht seit zehn Jahren die Rolle des Schlafs im menschlichen Gedächtnis. In den letzten Jahren gab es Hinweise darauf, dass REM-Schlaf und Nicht-REM-Schlaf dazu dienen, die Neuronenverbindungen für verschiedene Arten von Erinnerungen zu stärken. Während die wissenschaftliche Gemeinschaft gespalten ist, wie diese Phasen das Gedächtnis beeinflussen, haben sich Born und seine Kollegen kürzlich auf den Nicht-REM-Schlaf konzentriert, insbesondere auf die anfängliche, schläfrige, langsame Phase. Sie interessieren sich für seine Rolle bei der Stärkung deklarativer Erinnerungen, auch als faktenbasiertes Gedächtnis bekannt, im Gegensatz zu anderen Arten von Gedächtnis wie Motorik oder prozeduralem Lernen.

An die Dinge, die sich im Schlaf festigen, erinnert man sich besser als im Schlaf, sagt Born. Unsere Forschung findet heraus, welche Stadien für Erinnerungen wichtiger sind.



In früheren Studien haben Wissenschaftler herausgefunden, dass unterschiedliche Schlafphasen durch unterschiedliche Muster der Gehirnaktivität gekennzeichnet sind. Der bekannteste ist der REM-Schlaf, eine Phase erhöhter Aktivität innerhalb des Kortex, wenn normalerweise träumt. Während einer ganzen Nachtruhe nimmt der REM-Schlaf 20 Prozent des Schlafs einer Person ein.

Die anderen 80 Prozent sind dem Nicht-REM-Schlaf gewidmet: einer Phase relativ geringer Aktivität, die hauptsächlich aus langsamen, synchronisierten Wellen besteht, die über die Oberfläche des Gehirns wandern. Über diese relativ ruhende Phase ist weniger bekannt, und Born theoretisiert, dass es sich tatsächlich überhaupt nicht um eine ruhende Phase handelt. Vielmehr kann dieser langsame Schlaf als eine Art verdeckte Wiederholung dessen dienen, was er vor dem Einschlafen gelernt hat. Das heißt, diese synchronisierte Aktivität kann die Neuronenverbindungen irgendwie verstärken, die am Aufbau von Langzeitgedächtnissen beteiligt sind, insbesondere für Fakten.

Um diese Hypothese zu testen, haben Born und seine Kollegen Elektroden auf die Kopfhaut von 13 freiwilligen Medizinstudenten aufgebracht. Die gesamte Gruppe wurde aufeinanderfolgenden Nächten des Testens durch verschiedene Arten von Stimulation unterzogen. Vor dem Schlafengehen wurden sie gebeten, eine Liste von Wortpaaren zu lernen (eine deklarative Lernaufgabe). Sie lernten auch eine Fingerklopfübung, die normalerweise mit motorischem Lernen verbunden ist. Während sie schliefen, stimulierten die Forscher ihr Gehirn mit einem leichten 0,75-Hertz-Strom in 5-Minuten-Intervallen während eines frühen, 30-minütigen Nicht-REM-Schlafs. Der angelegte Strom entsprach der natürlich vorkommenden Slow-Wave-Frequenz des Nicht-REM-Schlafs und war niedrig genug, um die Probanden beim Schlafen nicht zu stören. In anderen Nächten veränderten die Forscher den Strom und wandten auch Ströme sowohl während der Nicht-REM- als auch der REM-Schlafphasen an. Manchmal legten sie zur Kontrolle überhaupt keinen Strom an.

Nach jeder Nachtruhe wurden die Freiwilligen, sobald sie vollständig wach waren, gebeten, sich an die Aufgaben zu erinnern, die sie am Vortag gelernt hatten. Von allen Studien verbesserten sie sich am deutlichsten, nachdem sie während des Nicht-REM-Schlafs mit 0,75 Hertz stimuliert wurden. Darüber hinaus war die Verbesserung, obwohl sie gering (8 Prozent) war, nur bei der Wortpaaraufgabe zu sehen, was auf einen Zusammenhang zwischen Nicht-REM-Schlaf und faktenbasiertem oder deklarativem Gedächtnis hindeutet. Ich denke, es ist ein sehr guter Indikator, der uns glauben lässt, dass wir in diesen Gehirnnetzwerken ein wirklich physiologisches Muster induziert haben, sagt Born. Diese [Aktivität] wiederum stimuliert das Gehirn, diese Erinnerungen zu wiederholen.

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Er sagt, dass die gemessene Verbesserung zwar gering war, aber die Tatsache, dass das Experiment an Leistungsträgern getestet wurde – Medizinstudenten, die es gewohnt sind, sich große Mengen an Informationen in einer einzigen Sitzung zu merken – darauf hindeutet, dass jede Verbesserung signifikant ist.


Terry Sejnowski , Professor und Leiter des Labors für Computational Neurobiology am Salk Institute for Biological Studies, hat auch die Rolle des Schlafs im Gedächtnis untersucht. Sejnowski sieht in Borns Erkenntnissen einen wichtigen Fortschritt in der Erforschung der Gedächtniskonsolidierung.

Frühere Studien zeigten nur, dass Gedächtnisverbesserungen mit Gehirnoszillationen korrelierten und nur für nicht-faktische Formen des Gedächtnisses, wie zum Beispiel motorisches Lernen, sagt Sejnowski. Diese Studie liefert den Beweis, dass der Zusammenhang zwischen Schlaf und Gedächtnis kausal ist und kann zu einem praktischen Weg zur Verbesserung des Gedächtnisses führen.

Born stimmt diesem letzten Punkt zu und glaubt, dass eines Tages elektrische Stimulation während des Schlafs eine mögliche Therapie für Menschen mit Gedächtnisverlust sein könnte.

Andere mögen jedoch Jerome Siegel sind vorsichtig, Schlaf mit Gedächtnis zu verbinden. Siegel, Psychiater an der University of California in Los Angeles und Leiter des Center for Sleep Research, sagt, dass der Schlaf zwar eine gewisse Rolle bei der Bildung von Erinnerungen spielt, aber keine wesentliche Rolle spielt. Er warnt vor der Gefahr, Daten falsch zu interpretieren, wenn versucht wird, eine kausale Rolle zu ermitteln.

Sie müssen sich fragen, inwieweit Sie zufällige Ergebnisse erhalten, nur weil Sie viele Variablen messen, sagt Siegel. Außerdem gibt es das Leistungsproblem, bei dem, wenn der Schlaf tiefer ist, die Leistung besser ist und sich vom Arbeitsspeicher unterscheidet.

In zukünftigen Studien plant Born, die vielen Variablen aus diesem ersten Experiment herauszuarbeiten, indem er die Auswirkungen bestimmter Ströme untersucht und ob ihre Anwendung über einen unterschiedlichen Zeitraum signifikante Auswirkungen haben wird.

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Wir haben auch einen Plan, ob man durch die Stimulation nicht nur eine laufende Schlafphase wie den Non-REM-Schlaf intensivieren kann, sagt Born, sondern ob man zum Beispiel den Gehirnzustand vom Wachzustand in den Schlafzustand überführen kann, was wir bisher als Traum sehen – der Traum des Forschers.

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