Сон и обучение - Википедия - Sleep and learning

Множественные гипотезы объясняют возможные связи между спать и учиться в люди. Исследования показывают, что сон не только позволяет мозгу отдыхать. Это также может помочь укрепить долговременные воспоминания.

Быстрый сон и медленный сон играют разные роли в консолидации памяти. Быстрый сон связан с консолидацией недекларативных (неявных) воспоминаний. Примером недекларативной памяти может быть задача, которую мы можем выполнять, не задумываясь о ней сознательно, например, езда на велосипеде. Медленный или медленный сон (NREM) связан с консолидацией декларативных (явных) воспоминаний. Это факты, о которых нужно помнить, например даты урока истории.[1]

Повышенное обучение

Популярные поговорки могут отражать представление о том, что воссозданные воспоминания вызывают новые творческие ассоциации по утрам, и что производительность часто улучшается после временного интервала, в который входит сон.[2] Текущие исследования показывают, что здоровый сон способствует значительному учусь -зависимый прирост производительности.[3][4] Идея состоит в том, что сон помогает мозгу редактировать свою память, выявляя важные закономерности и извлекая общие правила, которые можно описать как «суть», и объединяя их с существующей памятью.[5] Гипотеза «синаптического масштабирования» предполагает, что сон играет важную роль в регулировании обучения, которое происходит в бодрствующем состоянии, обеспечивая более эффективное и эффективное хранение в мозгу, более эффективно используя пространство и энергию.[6]

Здоровый сон должен включать соответствующую последовательность и пропорцию NREM и Фазы быстрого сна, которые играют разные роли в процессе оптимизации консолидации памяти. Во время обычного ночного сна человек будет чередовать периоды медленного и быстрого сна. Каждый цикл длится примерно 90 минут и содержит 20-30 минут быстрого сна.[7] NREM-сон состоит из 1–4 стадий сна, и именно там можно наблюдать движение. Человек все еще может двигать своим телом, когда он находится в медленном сне. Если кто-то спящий поворачивается, подбрасывается или переворачивается, это означает, что он находится в состоянии медленного сна. Быстрый сон характеризуется отсутствием мышечной активности. Физиологические исследования показали, что, помимо случайных подергиваний, человек фактически становится парализованным во время быстрого сна.[7] В моторика при обучении интервал сна может иметь решающее значение для выражения прироста производительности; без сна эти достижения будут отложены.[8]

Процедурные воспоминания - это форма недекларативной памяти, поэтому они больше всего выиграют от быстрого сна REM.[7] В исследовании[9] процедурные воспоминания было показано, что сон приносит пользу [10]. Испытуемые были протестированы с использованием задания на нажатие, при котором они использовали свои пальцы, чтобы нажимать определенную последовательность цифр на клавиатуре, и их действия были измерены по точности и скорости. Это задание по постукиванию пальцем использовалось для имитации обучения двигательному навыку. Первая группа была протестирована, повторно протестирована через 12 часов в состоянии бодрствования и, наконец, протестирована еще через 12 часов со сном между ними. Другая группа была протестирована, повторно протестирована через 12 часов со сном между ними, а затем повторно протестирована через 12 часов в состоянии бодрствования. Результаты показали, что в обеих группах наблюдалось лишь небольшое улучшение после 12-часового бодрствования, но значительное повышение производительности после сна каждой группы. Это исследование свидетельствует о том, что быстрый сон является важным фактором в консолидации процедурной памяти двигательных навыков, поэтому недосыпание может ухудшить выполнение задачи по обучению моторики. Этот декремент памяти является результатом потери стадии 2, быстрого сна.[11]

Декларативная память Также было показано, что сон приносит пользу, но не так, как процедурная память. Декларативным воспоминаниям помогает медленный медленный сон.[7] Изучение[12] Было проведено исследование, в ходе которого испытуемые изучали пары слов, и результаты показали, что сон не только предотвращает распад памяти, но и активно фиксирует декларативные воспоминания.[13] Две группы выучили пары слов, а затем либо заснули, либо бодрствовали, и снова прошли тестирование. Две другие группы сделали то же самое, за исключением того, что они также изучили интерференционные пары прямо перед повторным тестированием, чтобы попытаться нарушить ранее изученные пары слов. Результаты показали, что сон был немного помочь в сохранении ассоциаций пар слов, в то время как против пары помех сон помог существенно.

После сна происходит усиление проницательности. Это потому, что сон помогает людям заново проанализировать свои воспоминания. Было обнаружено, что те же паттерны мозговой активности, которые возникают во время обучения, повторяются во время сна, только быстрее. Один из способов, с помощью которого сон укрепляет воспоминания, - это отсеивание менее успешных связей между нейронами мозга. Это отсеивание необходимо для предотвращения чрезмерной активности. Мозг компенсирует усиление одних синапсов (связей) между нейронами за счет ослабления других. Процесс расслабления происходит в основном во время сна. Это ослабление во время сна позволяет укрепить другие связи, пока мы бодрствуем. Обучение - это процесс укрепления связей, поэтому этот процесс может быть основным объяснением преимуществ сна для памяти.[14]

Исследования показали, что дневной сон повышает способность к обучению. Изучение [15] протестировали две группы испытуемых на недекларативном задании на память. Одна группа участвовала в фазе быстрого сна, а другая - нет (это означает, что они участвовали в фазе быстрого сна). Исследователи обнаружили, что у субъектов, которые использовали только медленный сон, не наблюдалось значительных улучшений. Субъекты, которые участвовали в быстром сне, показали значительно лучшие результаты, что указывает на то, что быстрый сон способствовал консолидации недекларативных воспоминаний.[7] Более недавнее исследование[16] продемонстрировали, что процедурная задача лучше усваивается и запоминается, если она встречается непосредственно перед сном, в то время как декларативная задача лучше усваивается во второй половине дня.[6]

Электрофизиологические данные у крыс

Исследование 2009 года[17] на основании электрофизиологических записей больших ансамблей изолированных клеток в префронтальной коре головного мозга крыс было выявлено, что скопления клеток, сформированные при обучении, были более активными во время последующих эпизодов сна. В частности, эти события повтора были более заметными во время медленный сон и сопутствовали событиям реактивации гиппокампа. Это исследование показало, что нейронные паттерны в крупных мозговых сетях маркируются во время обучения, поэтому они воспроизводятся и предположительно объединяются во время последующего сна. Были и другие исследования, которые показали аналогичную реактивацию модели обучения во время обучения двигательным навыкам и нейропротезам.[18][19] Примечательно, что новые данные показывают, что реактивация и изменение масштаба могут происходить одновременно во время сна.[20]

Сон по отношению к школе

Сон напрямую связан с оценками учащихся. Каждый четвертый школьник в США признается, что засыпает в классе хотя бы раз в неделю.[21] Следовательно, результаты показали, что те, кто меньше спит, плохо себя чувствуют. в Соединенные Штаты, лишение сна является обычным явлением для учащихся, потому что почти все школы начинают работу рано утром, и многие из этих учащихся либо предпочитают бодрствовать до поздней ночи, либо не могут делать иначе из-за синдром задержки фазы сна.[22] В результате учащиеся, которые должны спать от 8,5 до 9,25 часов, получают только 7 часов.[23] Возможно, из-за этого недосыпания их оценки ниже, и у них нарушена концентрация.[24]

В результате исследований, показывающих влияние недосыпания на успеваемость и различные режимы сна у подростков, школа в г. Новая Зеландия, изменил время начала на 10:30 в 2006 году, чтобы студенты могли придерживаться графика, позволяющего больше спать. В 2009 году в средней школе Монкситон в North Tyneside, 800 учеников в возрасте 13–19 лет начинали занятия в 10 часов утра вместо обычных 9 часов утра и сообщили, что общее количество прогулов снизилось на 8%, а постоянные прогулы на 27%.[25] Точно так же средняя школа в Копенгаген обязуется проводить по крайней мере одно занятие в год для студентов, которые начнутся в 10 часов утра или позже.

Студенты колледжей представляют собой одну из самых недосыпающих слоев нашего населения. Только 11% студентов американских колледжей хорошо спят, а 40% студентов чувствуют себя хорошо отдохнувшими только два дня в неделю. Около 73% хотя бы время от времени испытывали проблемы со сном. Считается, что этот плохой сон серьезно влияет на их способность учиться и запоминать информацию, потому что мозг лишен времени, необходимого для консолидации информации, необходимой для процесса обучения.[26]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Вильгельм, I .; Diekelmann, S .; Борн Дж. (25 апреля 2008 г.). «Сон у детей улучшает производительность памяти при выполнении декларативных, но не процедурных задач». Обучение и память. Лаборатория Колд-Спринг-Харбор. 15 (5): 373–377. Дои:10.1101 / пог.м.803708. ISSN  1072-0502. PMID  18441295.
  2. ^ Нил, Рим (21 января 2004 г.). "Спать на этом". CBS Новости. Получено 29 сентября 2018.
  3. ^ Мария Бэгби (25 февраля 2014 г.). «Роль сна в памяти, обучении и здоровье». Центр терапевтической грамотности. Получено 29 сентября 2018.
  4. ^ «Чтобы понять общую картину, дайте ей время - и спать». EurekAlert. 20 апреля 2007 г.. Получено 23 апреля 2007.
  5. ^ Стикголд, Роберт; Уокер, Мэтью П. (28 января 2013 г.). «Зависимая от сна сортировка памяти: развивающееся обобщение посредством выборочной обработки». Природа Неврология. 16 (2): 139–145. Дои:10.1038 / №3303. ISSN  1546-1726. ЧВК  5826623. PMID  23354387.
  6. ^ а б Тонони, Джулио; Чирелли, Кьяра (1 января 2006 г.). «Функция сна и синаптический гомеостаз». Отзывы о медицине сна. 10 (1): 49–62. Дои:10.1016 / j.smrv.2005.05.002. ISSN  1087-0792. PMID  16376591.
  7. ^ а б c d е Карлсон, Нил Р. (2010). Физиология поведения (11-е изд.). Нью-Йорк: Аллин и Бэкон.
  8. ^ Корман, Мария; Раз, Нафтали; Флэш, Тамар; Карни, Ави (14 октября 2003 г.). «Множественные сдвиги в представлении моторной последовательности во время приобретения навыков». Труды Национальной академии наук. 100 (21): 12492–12497. Дои:10.1073 / pnas.2035019100. ISSN  0027-8424. ЧВК  218785. PMID  14530407.
  9. ^ Уокер, М. (5 октября 2009 г.). * Сон и познание II: память (процедурные [навыки]). * Лекция по психологии 133 в Калифорнийском университете, Беркли, Калифорния.
  10. ^ Уокер, Мэтью П .; Брейкфилд, Тиффани; Морган, Александра; Хобсон, Дж. Аллан; Стикголд, Роберт (2002). «Практика со сном делает совершенным». Нейрон. Elsevier BV. 35 (1): 205–211. Дои:10.1016 / s0896-6273 (02) 00746-8. ISSN  0896-6273. PMID  12123620.
  11. ^ Уокер, Мэтью П .; Стикголд, Роберт (2004). «Зависимое от сна обучение и консолидация памяти». Нейрон. Elsevier BV. 44 (1): 121–133. Дои:10.1016 / j.neuron.2004.08.031. ISSN  0896-6273. PMID  15450165.
  12. ^ Уокер, М. (7 октября 2009 г.). * Сон и познание III: память (декларативные [факты]). * Лекция по психологии 133 в Калифорнийском университете, Беркли, Калифорния.
  13. ^ Пейн, Джессика Д .; Такер, Мэтью А .; Ellenbogen, Jeffrey M .; Вамсли, Эрин Дж .; Уокер, Мэтью П .; и другие. (22 марта 2012 г.). Мацца, Марианна (ред.). «Память для семантически связанной и несвязанной декларативной информации: преимущества сна, цена бодрствования». PLOS ONE. Публичная научная библиотека (PLoS). 7 (3): e33079. Дои:10.1371 / journal.pone.0033079. ISSN  1932-6203. ЧВК  3310860. PMID  22457736.
  14. ^ Калат, Джеймс У. (2009). Биологическая психология (10-е изд.). Калифорния: Уодсворт.
  15. ^ Cai, Denise J .; Mednick, Sarnoff A .; Харрисон, Элизабет М .; Канади, Дженнифер С .; Медник, Сара К. (23 июня 2009 г.). «REM, а не инкубация, улучшает творческие способности, запуская ассоциативные сети». Труды Национальной академии наук. 106 (25): 10130–10134. Дои:10.1073 / pnas.0900271106. ISSN  0027-8424. ЧВК  2700890. PMID  19506253.
  16. ^ Хольц, Йоханнес; Пиощик, Ханна; Ландманн, Нина; Файги, Бернд; Шпигельхальдер, Кай; и другие. (12 июля 2012 г.). Шмидт, Ульрике (ред.). «Время обучения перед ночным сном по-разному влияет на декларативную и процедурную консолидацию долговременной памяти у подростков». PLOS ONE. Публичная научная библиотека (PLoS). 7 (7): e40963. Дои:10.1371 / journal.pone.0040963. ISSN  1932-6203. ЧВК  3395672. PMID  22808287.
  17. ^ Пейраш, Адриан; Хамасси, Мехди; Бенченане, Карим; Винер, Сидней I; Батталья, Франческо П. (31 мая 2009 г.). «Воспроизведение нейронных паттернов, связанных с обучением правилам, в префронтальной коре во время сна». Природа Неврология. Springer Nature. 12 (7): 919–926. Дои:10.1038 / №2337. ISSN  1097-6256. PMID  19483687.
  18. ^ Ramanathan, Dhakshin S .; Гулати, Танудж; Гангулы, Карунеш (18 сентября 2015 г.). Эш, Джеймс (ред.). «Зависимая от сна реактивация ансамблей в моторной коре головного мозга способствует консолидации навыков». PLOS Биология. Публичная научная библиотека (PLoS). 13 (9): e1002263. Дои:10.1371 / journal.pbio.1002263. ISSN  1545-7885. ЧВК  4575076. PMID  26382320.
  19. ^ Гулати, Танудж; Раманатан, Дакшин С; Вонг, Челси С; Гангулы, Карунеш (6 июля 2014 г.). «Реактивация возникающих ансамблей, связанных с задачами, во время медленноволнового сна после обучения нейропротезам». Природа Неврология. Springer Nature. 17 (8): 1107–1113. Дои:10.1038 / № 3759. ISSN  1097-6256. ЧВК  5568667. PMID  24997761.
  20. ^ Гулати, Танудж; Го, Линь; Раманатан, Дакшин С; Бодепуди, Анита; Гангулы, Карунеш (10 июля 2017 г.). «Реактивация нейронов во время сна определяет назначение сетевого кредита». Природа Неврология. Springer Nature. 20 (9): 1277–1284. Дои:10.1038 / номер 4601. ISSN  1097-6256. ЧВК  5808917. PMID  28692062.
  21. ^ Рэндольф Э. Шмид (28 марта 2006 г.). "Недосыпающие подростки, дремлющие в школе". ABC News. Архивировано из оригинал 3 мая 2006 г.
  22. ^ «Синдром задержки фазы сна (DSPS) у детей и подростков». Кливлендская клиника. Получено 11 июн 2019.
  23. ^ "Снова в школу". about.com. 30 ноября 2003 г. Архивировано с оригинал 17 ноября 2007 г.
  24. ^ Рот, Дафна Ари-Эвен; Кишон-Рабин, Лиат; Хильдешеймер, Минка; Карни, Ави (1 февраля 2005 г.). «Фаза скрытой консолидации в обучении слуховой идентификации: достаточно времени в состоянии бодрствования». Обучение и память. 12 (2): 159–164. Дои:10.1101/87505. ISSN  1072-0502. ЧВК  1074334. PMID  15805314.
  25. ^ Райан, Маргарет (22 марта 2010 г.). «Лежание для подростков приносит пользу». Новости BBC. Получено 29 сентября 2018.
  26. ^ "Нужно спать". Гарвардский сон и память. 16 декабря 2008 г.. Получено 29 сентября 2018.

внешняя ссылка