Ученые выяснили: все фазы сна полезны для учебы

«Сон полезен для многих процессов в теле и уме, но спор состоял в том, насколько хорош сон», поясняет Юка Сасаки (Yuka Sasaki), профессор когнитивных, лингвистических и психологических наук (исследований) из Университета Брауна (Brown University), в котором проводилось исследование сна, которое должно было ответ о значимости разных стадий сна для человека.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Neuroscience молодых людей обучали определять букву и ориентацию ряда линий на текстурированном фоне в двух разных задачах: одна перед сном и одна после сна. Между этими двумя задачами исследователи анализировали мозговые волны участников, пока они спали, и одновременно измеряли концентрации двух различных химических веществ в их мозге: возбуждающего нейротрансмиттера, называемого глутаматом, и ингибиторного нейротрансмиттера, называемого гамма-аминомасляной кислотой. Отдельно исследователи провели такой же анализ на людях, которые не участвовали в визуальных учебных заданиях.

Измеряя соотношение этих двух химических веществ в мозге - так называемый баланс возбуждения / торможения (E / I) - ученые могут собирать сведения о состоянии конкретной области мозга. Иногда, например, когда область мозга имеет высокий баланс E / I, нейроны активно формируют новые связи, что означает, что область мозга обладает высокой степенью пластичности.

И наоборот, когда область мозга имеет низкий баланс E / I, говорят, что она находится в состоянии стабилизации. Во время стабилизации менее важные нейронные связи удаляются, что повышает эффективность и отказоустойчивость оставшихся соединений. Как пластичность, так и стабилизация являются неотъемлемой частью процесса обучения: пластичность обычно приводит к повышению производительности, а стабилизация предотвращает перезапись или вмешательство в новое обучение в будущем.

Новое исследование показало, что пластичность и стабилизация происходят на разных стадиях сна.

Во время стадии Non-REM (медленный сон) сна зрительные области мозга участников демонстрировали баланс E / I, свидетельствующий о повышенной пластичности. Это проявлялось даже у участников, которые не участвовали в визуальных задачах обучения, а это значит, что он возникает даже в отсутствие обучения.

Тем не менее, стадия REM (БДГ, стадия «Быстрых движений глаз», «быстрый сон»), по-видимому, необходима людям для получения преимуществ от повышенной пластичности, которую они проявляют во время NREM-сна. Во время быстрого сна химические концентрации в мозге участников показали, что их зрительные области подверглись стабилизации. (Этот процесс происходил только у участников, которые принимали участие в визуальных обучающих заданиях, что говорит о том, что, в отличие от пластичности, стабилизация во время сна происходит только при наличии обучения.)

Участники, которые прошли только NREM-сон, не продемонстрировали какого-либо прироста производительности, вероятно, потому, что новая задача после сна помешала их изучению задачи перед сном. Наоборот, те, кто прошёл стадии и NREM и REM, продемонстрировали значительный прирост производительности как для задачи перед сном, так и после сна.

«Я надеюсь, что это поможет людям осознать, что как не-REM-сон, так и REM-сон важны для обучения… Когда люди спят ночью, существует много циклов сна. Быстрый сон появляется как минимум три, четыре, пять раз, и особенно в позднюю часть ночи. Мы хотим иметь много быстрого сна, чтобы помочь нам вспомнить более крепко, поэтому мы не должны сокращать наш сон", пояснил Сасаки.

В дальнейшем Сасаки и ее коллеги хотели бы узнать, можно ли обобщить их выводы для других типов обучения. Они также хотели бы объединить это исследование с их прошлым исследованием визуального восприятия обучения и вознаграждения.