Цілеспрямована повторна активація пам'яті зробить вас розумнішими, ніж ви спите

Ця історія Кейт Баггейлі спочатку з'явилася у Van Winkles, публікації, присвяченій сну.

Одного разу в «У пошуках втраченого часу» Марселя Пруста оповідач порушує звичку приймати чай і печиво мадлен. Момент, коли він смакує «теплу рідину, змішану з крихтою», він переймається радістю. Аромат чаю і торта викликає спогади про його молодість, вісцеральна зв'язок з ранковим ритуалом, який він поділив з тіткою.

Як зрозумів оповідач Пруста, наші почуття - це потужні ключі до пам'яті. Виявляється, це справедливо уві сні, як у сліді. Хоча ми не можемо насправді дізнатися нову інформацію, коли ми дрімотимо, дослідники важко працювати над процесом, який керує нашими почуттями, щоб допомогти дрімаючому мозку посилити або викинути те, що він вже прийняв., використовує шуми і запахи для посилення процесів зміцнення пам'яті, які відбуваються під час сну. І якщо це виявиться настільки ж ефективним, як вважають вчені, ми можемо скористатися нею для того, щоб підвищити нашу здатність поглинати нове навчання, послабити хватку травматичних спогадів або навіть змінити те, як люди думають.

«Можливі застосування величезні», говорить Сюзанна Дікельманн, дослідник з Університету Тюбінгену в Німеччині, який вже кілька років досліджує ПМР.

Коротше кажучи, це могло б дозволити нам дослідити і захопити контроль за зв'язками між сном і пам'яттю. "Пам'ять важлива для ідентичності та якості життя, тому, якщо ПМР може допомогти пам'яті, це може допомогти більш широко", - говорить Джеймс Антоні, головний нейрофізіолог з Принстонського університету. "Тому що багато в чому ми робимо це … намагаючись зібрати спогади".

ЯК СЛІД ВИКЛЮЧАЄ НАШІ ПАМ'ЯТКИ

Кожен день ми бомбардуємо інформацією - оголошеннями, бесідами, твітами, знімками, декораціями, слайками. До того часу, коли ми проскочимо під ковдрою, ми зібрали низку тендітних спогадів, які будуються на основі зв'язків між нейронами. Багато з цих спогадів, як те, що ми їмо на обід кожен день, зникають з часом. Інші зміцнюються і перетворюються на довготривалі спогади. Цей процес, що називається консолідацією пам'яті, здається, відбувається переважно під час повільного сну. Основний процес називається нейронним відтворенням. Вивчення нового факту або обличчя (так зване кодування пам'яті) відповідає чіткому шаблону нейронної стрільби. Пізніше, під час сну, наші дрімаючі мізки відтворюють ту саму картину нейронних стрільб від попередніх. Це автоматична гра вчитися і повторювати, яка, за теорією, допомагає міцно вставити спогади в мозок.

«Це так, як ваш мозок практикує і репетирує ці спогади, - говорить Пенні Льюїс, учений-нейролог і учений з сну в Університеті Кардіффа в Уельсі, робота якого зосереджена на консолідації сну і пам'яті.

Для кожної пам'яті картина виглядає дещо іншою. Але ці павутини перекриваються. «Кожна частина знань, яку ви маєте, пов'язана з іншими речами», - додає Антоній. Тому, коли наш сплячий мозок повторює спогади, він не тільки посилює їх - він вбудовує нову інформацію, яку ви підібрали в існуючі мережі знань. Згадайте, наприклад, вашу останню поїздку на пляж. Можливо, ви пам'ятаєте хвилі, що розбиваються вздовж берега, пісок піску проти пальців ніг, емоції, що підіймаються вашими супутниками. Ці фрагменти зберігаються в різних частинах мозку. "Цілком імовірно, що, коли пам'ять буде відтворена таким чином, це буде повноцінним мультисенсорним досвідом", - говорить Льюїс.

З допомогою ПМР ми можемо формувати ці процеси, використовуючи запахи або шуми (спочатку відчуті, коли ми прокидаємося і вивчаючи нову інформацію), щоб викликати імпульси. Правильні запахи або звуки можуть підвищити процес консолідації пам'яті, допомагаючи зміцнювати - або навіть змінювати - спогади.

ІСТОРІЯ ПМР

Вчені вперше отримали уявлення про те, що сенсорні сигнали можуть впливати на пам'ять під час сну в 1980-х роках, коли вони побачили активізацію пам'яті у щурів, які були шоковані два рази - під час навчального завдання, а потім знову під час сну. Потім, в 1990 році, команда в Канаді поєднала звуковий сигнал з тикаючим годинником з логічним завданням. «Ідея полягала в тому, щоб« нагадати »темі« працювати »на консолідацію пам'яті нашого маленького завдання», навіть якщо вони, мабуть, мали більш важливі спогади, які необхідно консолідувати, нагадує Карлайл Сміт, один з провідних дослідників сну в світі та директор лабораторії досліджень сну університету Трент в Онтаріо.

Сміт хотів зібрати докази того, що консолідація пам'яті відбулася уві сні, яку багато вчених сумнівали в той час. Він перейшов на щось, але його робота в основному ігнорувалася, тому що вона передувала проривних відкриттів про повтори, які лежать в основі сучасного розуміння сном і пам'яттю вчених.

У 2007 році Бьорн Раш, біопсихолог і колега Diekelmann в Університеті Фрібурга в Швейцарії, відновив TMR, використовуючи версію концентрації гри на пам'ять. Хоча люди навчилися пов'язувати картинки з певними місцями на екрані комп'ютера, вчені накачували запах троянд. Цей запах, що виходив на задній план, пов'язувався у свідомості людей з тим, що вони вивчали. Ті, хто знову піддавався аромату під час сну, мали перевагу в пригаданні розміщення карт.

Заінтригована, команда продовжувала досліджувати техніку, яку вони виявили, може зробити спогади більш стабільними, і робити це швидше, ніж вони були б інакше. Різні інші аромати, вони виявили, працювали однаково добре, щоб кияти спогади. Але вони ще не були впевнені в тому, скільки інформації можна було б закріпити на один запах, або якщо запах може втратити свою потужність, яка спрацьовує з часом.

Коли деякі звуки були представлені знову під час повільного сну, суб'єкти пам'ятали місця для пов'язаних зображень більш точно.

Це не було задовго до того, як вчені виявили, що звук також є ефективним тригером. В одному експерименті суб'єктам було запропоновано запам'ятати координати сітки зображення, наприклад, кішки або чайника, які були сполучені з відповідним звуком, таким як мяу або свисток. Коли деякі звуки були представлені знову під час повільного сну, суб'єкти пам'ятали місця для пов'язаних зображень більш точно.

МОЖЛИВОСТІ ПМР

Хоча ПМР знаходиться в зародковому стані, дослідники вже бачили великий прогрес у тому, що він може зробити. І потенціал, прямо зараз, здається безмежним.

TMR, здається, підвищує моторні навички, а також явні спогади. Антоній та його колеги провели експеримент, використовуючи гру, що нагадують «Guitar Hero». Учасники дізналися про дві різні мелодії, одна з яких була під час сну. Згодом, вони змогли грати мелодію сну більш точно, ніж іншу.

Ми також можемо використовувати TMR для зміни пам'яті. Нещодавно Diekelmann та її колега повідомили, що TMR допомагає людям з'ясувати приховані закономірності, перетворюючи їх інтуїцію у розуміння (жінки не отримували такого значного стимулу, але більшість досліджень TMR не виявляють різниці між статями).

Коли Пенні Льюїс з Кардіффського університету змушував «мелодії, які люди вислуховували раніше, люди стали швидше і краще артикулювати мелодію в письмовій формі.

І коли Баттейк і компанія попросили людей розшифрувати слова, складені відповідно до складеної граматичної системи, ПМР, здавалося, допомагала їм інтуїтивно розуміти правила системи. "Це досить маленькі ефекти", - каже Баттеринк. "Це не так, як вони вдвічі кращі".

Але все-таки це надихає. Вчені навіть досліджують, чи може ПМР впливати на консолідацію емоційних спогадів. Льюїс, наприклад, копається в тому, чи може викликати засмучення спогадів під час сну, може зробити їх менш тривожними.

"У нас є дуже хороші дані, які свідчать про те, що вона може", - каже вона.

Льюїс та її колеги презентують людям тривожні знімки (наприклад, аварії на машині) у поєднанні зі звуком. Після сну, люди, здається, знаходять ці зображення менш тривожними, якщо вони були відновлені за допомогою TMR. Одне з пояснень цього явища може полягати в нейромедіаторі, що називається норадреналіном, який значно зменшується під час швидкого сну. Вона допомагає контролювати фізіологічні реакції організму на страх, наприклад, збільшення частоти серцевих скорочень, потовиділення або розширення зіниці.

Льюїс копається в тому, чи може викликати засмучення спогадів під час сну, може зробити їх менш тривожними. "У нас є дуже хороші дані, які свідчать про те, що вона може", - каже вона.

"Ідея полягає в тому, що якщо ви відтворюєте ці спогади в той час, ви насправді не можете мати емоційну відповідь", говорить Льюїс. "Таким чином, відтворення його без фізіологічної реакції може допомогти людям роз'єднати пам'ять від емоцій".

Не важко уявити ПМР як лікування травматичних розладів, включаючи ПТСР. Це приваблива перспектива, але на даний момент, навіть на ранніх судових процесах, в яких беруть участь ті, хто спокушає спогади, поки рано робити висновки, говорить він.

"Нам потрібна хороша база даних, перш ніж ми зможемо передати її пацієнтам, оскільки не зовсім зрозуміло, що це буде робити", - говорить Раш. - Чи дійсно це допомагає людям, активізувати цю травматичну пам'ять під час сну, чи це погіршує ситуацію?

Раш та його колеги також досліджують, як ПМР може полегшити вивчення лексики на іноземній мові.

І хоча ПМР, здається, є найбільш корисним для посилення спогадів, які досі консолідуються, це може допомогти пацієнтам Альцгеймера згадати шлях додому або визнати членів сім'ї. Фізіотерапевти могли б також скористатися TMR, щоб допомогти людям відновити моторику після інсульту або травми.

Також в межах можливості існування можливості ПМР навіть впливати на те, як люди думають. Скажіть, що ви на вечірці, і знайдіть свого колегу по всій кімнаті. Ви махаєте; вони не відповідають. Ви самі повинні судити про те, чи вони вас обривають або просто не бачили вас. Ми постійно стикаємося з аналогічно неоднозначними ситуаціями. Деякі люди, наприклад, ті, хто страждає від тривоги або депресії, більш схильні ставити негативний спін на них.

ПРОБЛЕМА З ПМР

Незважаючи на арсенал додатків для ПМР, його вплив на пам'ять є тонким, і незрозуміло, як довго триватимуть ефекти. І треба розробляти інші перегини.

Наприклад, як окремі повтори з'являються в людському мозку?

"Ми навіть не знаємо, як виглядає цей сигнал", - каже Антоні. Він і його колеги використовують ПМР для ілюстрування повторення пам'яті в людях шляхом вимірювання повторної активації раніше досліджуваних зображень з використанням електроенцефалографії (ЕЕГ).

"Запах є дуже потужним тригером, тому що він безпосередньо пов'язаний з цією областю мозку, яка пов'язана з пам'яттю, тоді як звуки … повинні зупинятися на ретрансляційної станції в першу чергу".

Звук і запах успішно використовуються як сигнали в експериментах ПМР, і кожен домен має свої переваги. Запах, для початку, не чужий у світі науки про сон. Є деякі докази того, що трави, такі як лаванда, можуть допомогти нам розслабитися і відступити, і що запах може вплинути на емоційний зміст мрії людини.

Дійсно, нюхова система головного мозку тісно пов'язана з гіпокампом і зв'язаними з емоціями областями, такими як мигдалина. Запахи, як правило, не розбуджують нас; вони обробляються під час сну, не порушуючи його.

Те ж саме не стосується звуків, які проходять через таламус."Запах є дуже потужним тригером, тому що він безпосередньо пов'язаний з цим регіоном мозку, який пов'язаний з пам'яттю, тоді як звуки … повинні зупинятися на ретрансляційній станції спочатку", говорить Перейра.

Точно калібрування звуків для TMR теж складно. Шуми можуть легко порушити шпали. І все ж, "якщо ви граєте в них занадто тихо, ви не зовсім впевнені, що вони зареєстровані", каже Баттеринк. "Таким чином, це може бути трохи тонкий баланс між отриманням обсягу тільки на індивідуальній основі".

З іншого боку, звук є більш успішним при показі моторних навичок, ніж запах; Ділянки мозку, які беруть участь у слуховій обробці, тісно пов'язані з руховими зонами, говорить Дікельман.

У порівнянні з запахами, звуки також легше контролювати вдома, що означає, що вчені могли б викликати майже необмежену їхню бібліотеку. "Якщо ми хотіли б 60 різних запахів, які дійсно відрізняються один від одного, це було б набагато важче організувати", говорить Льюїс.

Запах - це тупий інструмент, який діє на всі спогади (вивчені під час експериментальних занять) однаково. Звуки дозволяють більш конкретний, дрібнозернистий підхід, який може визначити індивідуальні спогади.

Більше того, звуки можна відтворювати і обробляти швидше, ніж запахи. Запах - це тупий інструмент, який діє на всі спогади (вивчені під час експериментальних занять) однаково. Звуки дозволяють більш конкретний, дрібнозернистий підхід, який може визначити індивідуальні спогади.

Окрім того, якщо ПМР може вийти з лабораторії, інші практичні міркування залишаються на свободі. Для домашнього використання, вченим доведеться розробити гаджет, щоб визначити стадію сну людини, а потім доставити кий у потрібний час. Люди звикають до звуку, за співавтором Ребеки Спенсер, з Університету Массачусетса Амхерста.

Сміт, який припускає, що TMR використовується для навчання або спорту, каже: "Ідея чекає якийсь дуже простий пристрій або додаток, що може робити ці речі, хоча я думаю, що це цілком можливо".

Раш і його колеги працюють над розробкою такого пристрою, який фіксує сон людини, а потім автоматично подає слова в потрібний час і в потрібному обсязі. Він очікує, що через рік-два буде доказ принципу, і тоді він знайде співробітників, які допоможуть розробити гаджет.

"Це, ймовірно, пов'язано з електродами або пристроєм для запису мозку … набагато простіше, ніж у лабораторії сну", говорить він.

Темна сторона повідомлення з пам'яттю

Месінг з пам'яттю - це небезпечний бізнес, і кожна технологія, незалежно від того, наскільки вона добре призначена, може бути використана для зневажених засобів. Коли настає час для виходу TMR з лабораторії, потенційно зловісні вживання повинні бути визнані.

Один з найбільших проблем викликає той факт, що ПМР може впливати на те, як люди думають. І дослідження Раша про те, як вона може змінювати упередження інтерпретації (як ми сприймаємо, що хтось діє до нас), є лише початком.

"Ви можете використовувати TMR назавжди, щоб допомогти людям зменшити їх упередженість, але ви можете так само легко … спробувати переконати людей, що ці ідеї краще, або ці люди краще"

Антоній обережно ставиться до екстраполяції з цієї роботи. "Це багатообіцяюче, але не було прямого зв'язку, що це буде вилікувати расизм", - говорить він.

"Ви можете використовувати ПМР назавжди, щоб допомогти людям зменшити їх упередженість, але ви також можете так само легко … спробувати переконати людей, що ці ідеї краще, або ці люди краще", говорить Перейра, яка співавтором статті, що розглядає обіцянку і пастки дослідження ПМР.

ПМР-промивання мізків малоймовірно, на думку дослідників. Але є й інші занепокоєння: уявіть, що ви перебуваєте в готельному номері і, поки ви спите, хтось просочує аромат особливо маслянистого круасана. Як ви голову вниз до бруску снiданку наступного ранку, ви дивитесь flaky тісто для продажу. Підстав будь-який продукт або навіть ідею замість круасанів і ви отримаєте ідею.

"Я думаю, що головною проблемою є … якщо ви не поінформовані про те, що грає, коли ви спите", говорить Раш.

Якщо найпоширенішим втіленням ПМР є інструменти для підвищення ефективності навчання, ризик шкідливих програм, напевно, є низьким. Більш важливе занепокоєння, за його словами, полягає в тому, щоб люди знали відносні витрати та вигоди.

"Ми досі не розуміємо, як це працює", говорить Перейра. "Ви не знаєте, що станеться, і тому ви не повинні просто ходити, намагаючись самостійно вдома."

З'явилися деякі негативні наслідки експериментів з ПМР. Наприклад, у мелодійному експерименті Льюїса люди, які отримали ТМР, робили гірше, ніж інші, виконуючи або розшифровуючи другу, нез'ясовану послідовність. Це вказує на те, що повторення пам'яті може бути обмеженим ресурсом у мозку.

"Якщо ви докажете, що це безпечна і ефективна техніка для посилення пізнання, то як ви вирішуєте, хто отримує доступ до неї і чому?"

Багато експериментів свідчать про компроміс, коли реактивація і, таким чином, збільшення однієї пам'яті відбувається за рахунок цементування іншого. Якщо TMR призводить до нульової суми, користувачі можуть не зміцнити спогади, на яких вони не зосереджені. Студенти можуть, скажімо, поглибити іспанський словник за рахунок рівнянь, які вони дізналися в Trig.

Іншою проблемою є те, що користувачі TMR можуть випадково створити помилкові спогади. Це вже відбувається, коли ми переносимо спогади на довгострокове зберігання; реактивації зберігають або узагальнюють суть досвіду, але окремі деталі можуть розсипатися. Можливо, що ПМР стимулюватиме цей процес.

І, як і інші потенційні інструменти для підвищення когнітивної функції, вчені мають підстави бути обережними. "Ми щось робимо з мозку в стані, коли свідомий контроль обмежений", - говорить Раш. “Ми повинні розглянути що.

Тому що ми досі не знаємо напевно, якщо ПМР має якісь довгострокові наслідки для здоров'я, Раш каже, що він не рекомендує його ще в більшому масштабі, або у людей з такими станами, як ПТСР. Але для простого, індивідуального використання, наприклад, для вивчення лексики, він каже, що, ймовірно, немає великої небезпеки.

У самому початку, ПМР, ймовірно, може бути дорогим і надаватиме ще більше переваг людям з грошима для спалювання.

«Якщо ви докажете, що це безпечна та ефективна техніка для посилення пізнання, - говорить Перейра. "Тоді як ви вирішуєте, хто отримує доступ до неї і чому?"

МАЙБУТНЄ ПАМ'ЯТІ

Перед тим, як питання про доступ і наміри навіть обговорюються, роки досліджень все ще мають бути завершені до того, як вчені почнуть спелевувати в підсвідомість, щоб витягти, посилити або змінити спогади. І за дослідниками, майбутнє TMR представляє в кінцевому рахунку, сподіваємося, навіть якщо він пронизаний більш ніж трохи трепетом.

Уявіть собі такий сценарій: через двадцять років відбудеться жахлива подія, за якою ви присутні. Можливо, це сталося на дорозі додому одну ніч або під час подорожі. У будь-якому випадку, він глибоко затряс вас, і ви опиняєтеся в переслідуванні страшними спогадами. Ви можете взяти участь у стандартній терапії, але також можете записатися на прийом до більш спеціалізованого лікаря.

Під час сеансу лікар відіграє швидкий тон або розсіює запах аромату. Цей звук або аромат з'являється знову, коли ви насолоджуєтеся звичайним нічним сном у своєму кабінеті, запускаючи та перемотуючи пам'ять, коли ви мрієте. Ти прокинешся, вільний від лукавого спогаду, ніби це не що інше, як моль, яку треба лазерувати. Вранці ви підпишете кілька паперів, потисніть руку лікаря.

Те, що могло затьмарювати і формувати мозок, було видалено. Це навіть не пам'ять про пам'ять - це просто немає. Ви можете вільно рухатися вперед у майбутнє.