Asiaan liittyvä sisältö
- Seeprapäät unelma pieni melodia unelma
Äitini on yksi viidestä lapsesta, joten hänellä on runsaasti tarinoita hänen ja siskonsa vääristä seikkailuista. Yksi suosikeistani pyörii omituisen setäni Dorseyn ja hänen varhaisten tieteellisten pyrkimysteni ympärillä. Kun äitini oli noin kahdeksan vuotta vanha, hänen vanhempi veljensä liukasti kasettisänkyä sängynsä alla joka ilta pelatakseen hiljaa Edgar Allan Poen runon "The Raven" (1845) lukemista. Yö iltaisin, hän soitti nauhaa yrittäen testata, toistuuko hän spontaanisti runon kaikesta altistumisestaan. Tapa, jolla hän kertoi, hän heräsi joka kerta, kun äänitys alkoi toistaa. Toki, hän voi silti toistaa pari ensimmäistä riviä, mutta vain siksi, että runo herätti hänet illasta iltaan.
Setäni ei koskaan onnistunut saamaan äitiäni 'nukkumaan oppimaan', mutta osoittautuu, että jotkut hänen ideoistaan eivät ehkä olleet niin vääriä. Vaikka unen oppiminen, jota kutsutaan myös hypnopeediaksi, on hylätty, laboratorioni neurotieteilijät ja muut etsivät nyt tapoja käyttää ärsykkeitä, kuten ääniä, unen aikana muistojen vahvistamiseen.
Varhaiset tutkijat tekivät saman virheen kuin setä Dorsey, ja ajattelivat, että voimme oppia uutta materiaalia unen aikana osmoosilla, à la Aldous Huxleyn Brave New World (1932). Aivan kuten dystopiallisessa romaanissa, tätä unen oppimista yrittävät kokeet perustuivat usein väärään oletukseen, että uni on kuin hypnoottinen tila. Jotkut tutkijat 1920-luvulla uskoivat voivansa opettaa osallistujille täysin uutta tietoa soittamalla äänitteitä nukkuessaan, ja keksijät alkoivat myydä laitteita idean perusteella. Se ei eroa juurikaan Dexter's Laboratoryn "Big Cheese" (1996) -jaksosta, jossa sarjakuvapoika-nero käyttää massiivista vempainta yrittääkseen opettaa ranskaa nukkuessaan: se ei toiminut.
Vasta 1950-luvulla tutkijat havaitsivat, että hypnopedian todetut vaikutukset eivät oikeastaan johdu unesta. Sen sijaan nämä supistukset herättivät ihmisiä. Debunkerit voivat kertoa käyttämällä suhteellisen vakiintunutta tekniikkaa, nimeltään elektroenkefalografia (EEG), joka tallentaa aivojen sähköiset signaalit päänahan sijoitettujen elektrodien kautta. Käyttämällä EEG: tä osallistujillaan tutkijat voivat kertoa, että unessa oppivat olivat todella hereillä (jotain teemme edelleen tutkimuksessa vielä tänään), ja tämä kaikki loputti tutkimuksen unesta kuin kognitiivisesta työkalusta. Viisikymmentä vuotta myöhemmin tiedämme nyt, että on mahdollista muuttaa muistia unen aikana, aivan eri tavalla kuin aiemmin odotettiin.
Vuonna 2007 Lyypekin yliopiston neurotieteilijä Björn Rasch ja hänen kollegansa kertoivat, että hajuja, jotka liittyvät aikaisemmin opittuun materiaaliin, voitaisiin käyttää nukkuvien aivojen osoittamiseen. Tutkimuksen kirjoittajat olivat opettaneet osallistujille esineiden sijainnin ristikolla, aivan kuten pelin Keskittyminen, ja paljastaneet heidät ruusujen hajolta. Seuraavaksi osallistujat nukkuivat laboratoriossa, ja kokeilijat odottivat unen syvimmän vaiheen (hidas aalto nukkua) altistaakseen heille jälleen hajun. Sitten kun he olivat hereillä, osallistujat muistivat huomattavasti paremmin kohteiden sijainnin. Tämä toimi vain, jos he olivat olleet alttiina ruusun hajolle oppimisen aikana, ja he olivat haistaneet sitä hitaan aallon unen aikana. Jos heidät alistettiin hajolle vain hereillä tai REM-unen aikana, vihje ei toiminut.
Se melkein näytti liian hyvältä ollakseen totta. Voisimmeko todella "merkitä" muistot oppimisen aikana hajuilla ja saada sitten aivomme harjoittelemaan niitä unen aikana? Alkuperäisen tutkimuksen jälkeen useat tutkimukset vahvistivat havainnot, ja esiintyi jopa uusia muunnelmia, kuten ääniosoitusten käyttäminen hajujen sijaan.
Kognitiivisessa neurotieteen Paller Lab -yrityksessä Luoteis-yliopistossa, jossa työskentelen, on julkaistu useita kirjoituksia, jotka osoittavat, että neurotieteilijät voivat linkittää yhden äänen yhteen esineeseen ja aktivoida sen yksilöllisesti. Voit esimerkiksi pelata keskittymistä ja oppia, että kissa on vasemmassa alakulmassa ja teenkeitin oikeassa yläkulmassa. Kun opit kissan, kuulet meow, ja kun opit vedenkeittimen, kuulet pillin. Nyt, jos hitaan aallon unen aikana soisimme vain yhtä näistä äänistä, kuten meow, muistaisit kissan sijainnin jopa paremmin kuin vedenkeitin. Muista, että molemmat näistä esineistä opittiin alun perin yhtä hyvin, mikä osoitti, että nukkumistoiminta auttoi ensisijaisesti kissaa. Tätä kykyä valita tietyt muistit uudelleenaktivoitavaksi kutsutaan kohdennettuun muistin uudelleenaktivointiin (TMR).
Kutsumme sitä TMR: ksi, koska uskomme, että tällaisen äänimerkin toistaminen aktivoi muistin, joka on oppinut kohteen sijainnin edellisestä tehtävästä. Laboratorioni uskoo, että tämä muistin uusinta antaa aivoille vahvistaa muistin esitystä, mikä johtaa parempaan muistamiseen. Yhteistyössä rottien kanssa aivotutkijat Daniel Bendor ja Matthew Wilson Massachusetts Institute of Technologystä löysivät tarkalleen tämän odotetun toiston, kun he antoivat aikaisempaan oppimiseen liittyviä ääniä.
Neurotieteilijät ovat alkaneet saada TMR: n toimimaan. Yksi ryhmäni äskettäin tekemä tutkimus toimi paljon kuten videopeli Guitar Hero, jossa soitin keskittyy muusikkona. James Antony, joka on nyt tutkijatohtori Princetonin yliopistossa, mutta tuolloin jatko-opiskelija, sai osallistujat oppimaan kaksi musiikillista jaksoa näppäimistöltä. Kappaleet koostuivat neljästä nuotista, jotka näyttivät putoilevina piireinä, aivan kuin todellinen peli. Saatuaan oppia molemmat kappaleet yhtä hyvin, osallistujat nukkuivat, ja Antony kertoi heille yhdellä kappaleella. Kun heidät testattiin uudelleen nukkumisen jälkeen, osallistujat olivat paremmin nukkuneen kappaleen kuin peittämättömän kappaleen. Ajattele kuinka nopeasti voisit oppia uuden soittimen tai kappaleen, vain muistuttamalla nukkuva aivosi aiemmasta oppimisesta!
Vaikka jokin translaatiotutkimus on alkanut esiintyä, emme vieläkään tiedä TMR: n tai yleensä unen määrän rajoja. Vuoden 2017 lehdessä tutkijatohtori Laura Batterink laboratoriossani ja kollegoistani havaitsi, että TMR-jyrsintä yhdessä REM-unen kanssa johti parempaan muistiin sanoista, jotka oli vihjattu iltapäivän nukkumisen aikana. Tämä tutkimus näyttää osoittavan REM-unen hyödylliseksi tilaksi, kun tarjotut muistit integroidaan olemassa oleviin muistiverkkoihin.
Erinomaisiin kysymyksiin, joita meillä on vielä puututtava, kuuluvat: toimiiko tämä vieraan kielen oppimiseen (ts. Kielioppimiseen) vai vain vieraan sanaston oppimiseen? Voisiko sitä käyttää muistin ylläpitämiseen ikääntyvässä väestössä? Tarkoittaako joidenkin muistojen uudelleenaktivointi sitä, että toiset pyyhkiytyvät vielä nopeammin?
Olen henkilökohtaisesti kiinnostunut siitä, kuinka nämä uudelleenaktivoidut muistot voivat muuttua näiden vihjeiden takia. Nykyisten projektideni tavoitteena on tutkia, johtaako kaataminen koko muistin säilyttämään yksityiskohdat vai voivatko nämä vihjeet vakiinnuttaa muistin "ytimen" ja menettää vieraat yksityiskohdat. Vaihtoehtoisesti TMR voi auttaa parantamaan kaikkia muistimuodostuksen näkökohtia ja näyttämään kognitiiviset kustannukset vain päästämättä.
Meillä on jonkin verran haasteita, ja uusia hankkeita näiden kysymysten ratkaisemiseksi leikataan koko ajan. Mutta olemme edelleen ymmärtämässä nukkuvia aivoja. Toiminnalle, jota teemme noin kolmanneksen elämästämme, on enemmän kysymyksiä kuin vastauksia. Ehkä omituiset Dorsey-setä ja hänen Poe-nauhat olivat todella ennakkoluulottomia unetutkimuksen tulevaisuuden kannalta. 
