Сон и обучение

Множество гипотез объясняют возможные связи между сном и обучением у людей . Исследования показывают, что сон не только позволяет мозгу отдохнуть; это также может помочь консолидации долговременных воспоминаний.

Быстрый и медленный сон играют разную роль в консолидации памяти . Быстрый сон связан с консолидацией недекларативных (имплицитных) воспоминаний. Примером недекларативной памяти может служить задача, которую мы можем выполнить, не задумываясь об этом сознательно, например езда на велосипеде. Медленный, или медленный (NREM) сон связан с консолидацией декларативных (явных) воспоминаний. Это факты, которые необходимо запоминать сознательно, например даты уроков истории.

Повышенное обучение

Популярные высказывания могут отражать идею о том, что измененные воспоминания утром вызывают новые творческие ассоциации и что работоспособность часто улучшается после определенного периода времени, включающего сон. Текущие исследования показывают, что здоровый сон приводит к значительному повышению производительности, зависящему от обучения . Идея состоит в том, что сон помогает мозгу редактировать свою память, отыскивая важные закономерности и извлекая всеобъемлющие правила, которые можно было бы назвать «сутью», и интегрируя это с существующей памятью. Гипотеза «синаптического масштабирования» предполагает, что сон играет важную роль в регулировании обучения, происходящего во время бодрствования, обеспечивая более эффективное и действенное хранение информации в мозге, более эффективное использование пространства и энергии.

Здоровый сон должен включать соответствующую последовательность и соотношение фаз медленного и быстрого сна , которые играют разные роли в процессе консолидации и оптимизации памяти. Во время обычного ночного сна человек чередует периоды медленного и быстрого сна. Каждый цикл длится примерно 90 минут и включает 20-30-минутный период быстрого сна. NREM-сон состоит из стадий сна 1–4, и в них можно наблюдать движение. Человек все еще может двигать своим телом, когда находится в медленном сне. Если кто-то спящий переворачивается, ворочается или переворачивается, это указывает на то, что он находится в медленном сне. Быстрый сон характеризуется отсутствием мышечной активности. Физиологические исследования показали, что, если не считать случайных подергиваний, во время быстрого сна человека фактически парализует. При обучении двигательным навыкам интервал сна может иметь решающее значение для улучшения производительности; без сна эти достижения будут отложены.

Процедурные воспоминания — это форма недекларативной памяти, поэтому для них наибольшую пользу принесет быстроволновой быстрый сон. В исследовании, процедурная память получает пользу от сна. Было доказано, что Субъектов тестировали с помощью задачи постукивания, когда они нажимали пальцами на определенную последовательность цифр на клавиатуре, а их результаты оценивались по точности и скорости. Это задание на постукивание пальцами использовалось для имитации изучения двигательного навыка. Первая группа прошла тестирование, повторное тестирование через 12 часов во время бодрствования и, наконец, тестирование еще через 12 часов во время сна. Другая группа прошла тестирование, повторное тестирование через 12 часов во время сна, а затем повторное тестирование через 12 часов во время бодрствования. Результаты показали, что в обеих группах наблюдалось лишь небольшое улучшение после 12-часового сеанса бодрствования, но значительное увеличение производительности после сна каждой группы. Это исследование доказывает, что быстрый сон является важным фактором в консолидации процедурных воспоминаний о двигательных навыках, поэтому лишение сна может ухудшить производительность при выполнении задач по двигательному обучению. Это снижение памяти является результатом потери стадии 2, быстрого сна.

Было также показано, что декларативная память получает пользу от сна, но не так, как процедурная память. Декларативные воспоминания выигрывают от медленного быстрого сна. Исследование Было проведено исследование, в ходе которого испытуемые выучили пары слов, и результаты показали, что сон не только предотвращает распад памяти, но и активно фиксирует декларативные воспоминания. Две группы выучили пары слов, затем либо заснули, либо бодрствовали, и прошли повторное тестирование. Две другие группы сделали то же самое, за исключением того, что они также выучили пары интерференции непосредственно перед повторным тестированием, чтобы попытаться разрушить ранее изученные пары слов. Результаты показали, что сон оказал некоторую помощь в сохранении ассоциаций пар слов, в то время как в сравнении с парой помех сон помог значительно .

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

Исследования показали, что дневной сон повышает способность к обучению. Исследование протестировали две группы испытуемых на недекларативном задании на запоминание. Одна группа участвовала в фазе быстрого сна, а другая — нет (это означает, что они участвовали в медленной фазе сна). Исследователи обнаружили, что у испытуемых, которые занимались только медленным сном, особых улучшений не наблюдалось. Испытуемые, которые находились в фазе быстрого сна, показали себя значительно лучше, что указывает на то, что быстрый сон способствует консолидации недекларативных воспоминаний. Более недавнее исследование продемонстрировали, что процедурная задача усваивалась и запоминалась лучше, если с ней сталкивались непосредственно перед сном, тогда как декларативная задача лучше усваивалась во второй половине дня.

Электрофизиологические данные у крыс

Исследование 2009 года На основе электрофизиологических записей больших ансамблей изолированных клеток в префронтальной коре крыс обнаружено, что ансамбли клеток, сформировавшиеся при обучении, были более активны во время последующих эпизодов сна. Точнее, эти повторные события были более заметными во время медленного сна и сопровождались событиями реактивации гиппокампа. Это исследование показало, что нейронные структуры в крупных сетях мозга помечаются во время обучения, поэтому они воспроизводятся и, предположительно, консолидируются во время последующего сна. Были и другие исследования, которые показали аналогичную реактивацию модели обучения во время обучения двигательным навыкам и нейропротезам. Примечательно, что новые данные показывают, что реактивация и изменение масштаба могут происходить одновременно во время сна.

Сон относительно школы

Сон напрямую связан с оценками учащихся. Каждый четвертый школьник в США признается, что засыпает на уроке хотя бы раз в неделю. Следовательно, результаты показали, что те, кто спит меньше, чувствуют себя хуже. В Соединенных Штатах лишение сна является обычным явлением среди учащихся, поскольку почти все школы начинаются рано утром, и многие из этих учащихся либо предпочитают бодрствовать до поздней ночи, либо не могут поступить иначе из-за синдрома задержки фазы сна . В результате студенты, которым положено спать от 8,5 до 9,25 часов, спят только 7 часов. Возможно, из-за этого недосыпания у них снижаются оценки и ухудшается концентрация внимания.

В результате исследований, показывающих влияние лишения сна на оценки и различные режимы сна подростков, школа в Новой Зеландии в 2006 году изменила время начала занятий на 10:30 утра, чтобы позволить учащимся придерживаться графика, позволяющего больше времени. спать. В 2009 году в средней школе Монкситона в Северном Тайнсайде 800 учеников в возрасте 13–19 лет начинали уроки в 10 утра вместо обычных 9 утра, и сообщалось, что общее отсутствие пропусков снизилось на 8%, а постоянные прогулы - на 27%. Аналогично, средняя школа в Копенгагене взяло на себя обязательство проводить для студентов хотя бы одно занятие в год, которое начнется в 10 утра или позже.

Студенты колледжей представляют собой один из наиболее недосыпающих слоев населения. Только 11% американских студентов хорошо спят, а 40% студентов чувствуют себя хорошо отдохнувшими только два дня в неделю. Около 73% испытывали хотя бы некоторые случайные проблемы со сном. Считается, что плохой сон оказывает серьезное влияние на их способность учиться и запоминать информацию, поскольку мозг лишается времени, необходимого для консолидации информации, необходимой для процесса обучения.

См. также

• Влияние лишения сна на когнитивные способности
• Список мыслительных процессов
• Осознанный сон
• предсознательное
• Комплексы острая волна–рябь
• Обучение во сне
• Подсознание

Внешние ссылки

• «Исследование приближает нас на один шаг к пониманию функции сна» — из Школы медицины и общественного здравоохранения Университета Висконсин-Мэдисон.
• «Спать, быть может, учиться» – от Природы
• «Птицы могут совершенствовать свои песни во время сна» — из науки
• «Обзор исследований, показывающий, что сон помогает улучшить память и обучаемость» — журнал Science and Nature.