Ciljana reaktivacija memorije učinit će vas pametnijim dok spavate

Ova priča Kate Baggaley izvorno se pojavila u Van Winklesu, publikaciji posvećenoj spavanju.

U jednom trenutku u Marcelu Proustu "U potrazi za izgubljenim vremenom", narator prekida naviku da popije malo čaja i kolačić od madeleine. Onog trenutka kad okusi "toplu tekućinu pomiješanu s mrvicama", on je obuzet radošću. Okus čaja i kolača priziva uspomene na njegovu mladost, visceralnu vezu s jutarnjim ritualom koji je dijelio s tetom.

Kao što je Proustov narator shvatio, naša osjetila su moćni ključevi sjećanja. Ispostavilo se da je to istina u snu kao i u budnom stanju. Dok ne možemo doista naučiti nove informacije dok smo zadrijemali, istraživači su naporno radili na procesu koji upravlja našim osjetilima kako bi pomogao umirujućem mozgu da ojača ili izbaci ono što je već uzeto. Tehnika nazvana Ciljana reaktivacija memorije (TMR) koristi buku i mirise za pojačavanje procesa jačanja memorije koji se događaju tijekom spavanja. A ako se pokaže jednako djelotvornim kao što znanstvenici vjeruju, možda ćemo ga moći iskoristiti kako bismo poboljšali našu sposobnost da apsorbiramo novo učenje, popuštamo stisak traumatskih sjećanja ili čak mijenjamo način na koji ljudi misle.

„Potencijalne primjene su ogromne“, kaže Susanne Diekelmann, istraživačica na Sveučilištu u Tübingenu u Njemačkoj, koja već nekoliko godina istražuje TMR.

Ukratko, to bi nam moglo omogućiti da istražimo i preuzmemo kontrolu nad vezom između sna i sjećanja. "Memorija je važna za identitet i kvalitetu života, tako da ako TMR može pomoći u pamćenju, to može pomoći i šire", kaže James Antony, vrhunski neuroznanstvenik na Sveučilištu Princeton. "Zato što na mnogo načina radimo … pokušavamo skupiti uspomene."

KAKO SPAVAJU NAŠE SPOMENE

Svaki dan smo bombardirani informacijama - oglasi, razgovori, tweets, snaps, scenery, Slacks. Do trenutka kada smo skliznuli ispod pokrivača, skupili smo niz krhkih, novonastalih uspomena, izgrađenih iz veza između neurona. Mnoga od tih sjećanja, poput onoga što jedemo za ručak svaki dan, blijede s vremenom. Drugi su ojačani i pretvoreni u dugoročna sjećanja. Čini se da se taj proces, koji se naziva konsolidacija memorije, javlja uglavnom tijekom spavanja usporenog vala. Proces koji se nalazi u pozadini naziva se živčana reprodukcija. Učenje nove činjenice ili lica (koje se naziva kodiranje memorije) odgovara posebnom obrascu neuralnog paljenja. Kasnije, za vrijeme spavanja, naši uspavani mozgovi ponovno reproduciraju isti uzorak neuralnog paljenja. To je automatska igra učenja i ponavljanja koja, tvrdi teorija, pomaže da se sjećanja čvrsto usađuju u mozak.

"To je kao da vaš mozak prakticira i uvježbava ove uspomene," kaže Penny Lewis, neuroznanstvenik i znanstvenik za spavanje na Sveučilištu Cardiff u Walesu, čiji se rad fokusira na konsolidaciju sna i pamćenja.

Za svaku memoriju, uzorak izgleda malo drugačije. Ali ove se mreže preklapaju. "Svaki dio znanja koji imate je povezan s drugim stvarima", dodaje Antony. Dakle, kada naš uspavani mozak ponavlja uspomene, to ne samo da ih osnažuje - on umeće nove informacije koje ste pokupili u postojeće mreže znanja. Sjetite se, na primjer, vašeg posljednjeg putovanja na plažu. Možda ćete se sjetiti valova koji se ruše uz obalu, šljunka pijeska protiv vaših nožnih prstiju, emocije koje su vaši drugovi uzburkali. Ovi fragmenti su pohranjeni u različitim dijelovima mozga. "Vjerojatno je da kada se na taj način ponovi sjećanje, to je potpuno multisenzorsko iskustvo", kaže Lewis.

Pomoću TMR-a možemo oblikovati te procese korištenjem mirisa ili zvukova (koji su se u početku osjećali kad smo budni i saznali nove informacije) kako bismo potaknuli ponovnu reprodukciju. Pravi mirisi ili zvukovi mogu pojačati proces konsolidacije memorije, pomažući jačanju - ili čak izmjeni - sjećanja.

POVIJEST TMR-a

Znanstvenici su najprije shvatili da bi senzorni znakovi mogli utjecati na pamćenje tijekom spavanja 1980-ih kada su vidjeli više aktivacije pamćenja kod štakora koji su bili šokirani dva puta - tijekom zadatka učenja, a zatim ponovno tijekom sna. Tada, 1990., tim u Kanadi upario je zvuk otkucavanja sata s logičkim zadatkom. "Ideja je bila" podsjetiti "subjekt na" rad "na učvršćivanju sjećanja na naš mali zadatak," iako su vjerojatno imali važnija sjećanja koja su trebala biti konsolidirana, prisjeća se Carlyle Smith, jedan od vodećih svjetskih istraživača spavanja i direktor Sveučilišnih istraživačkih laboratorija Trent u Ontariju.

Smith je htio prikupiti dokaze da je došlo do konsolidacije pamćenja u snu, što su mnogi znanstvenici tada sumnjali. Bio je na tragu nečega, ali njegov se rad uglavnom ignorirao jer je prethodio otkrićima o ponavljanju na kojima se temelje sadašnja shvaćanja spavanja i sjećanja znanstvenika.

Godine 2007. Björn Rasch, biopsiholog i kolega Diekelmanna na Sveučilištu Fribourg u Švicarskoj, oživio je TMR koristeći verziju Koncentracije memorijske igre. Dok su ljudi na kompjutorskom zaslonu učili povezivati ​​slike s određenim mjestima, znanstvenici su crpili miris ruža. Taj se miris, koji se uvukao u pozadinu, u umovima ljudi povezao s onim što su učili. Oni koji su ponovno bili izloženi mirisu tijekom spavanja imali su prednost u prisjećanju na postavljanje karata.

Zainteresirani, tim je nastavio istraživati ​​tehniku, za koju su otkrili da uspomene mogu učiniti stabilnijima, i to brže nego što bi inače bile. Razni drugi mirisi, otkrili su oni, jednako su dobro djelovali i na uspomene. Ali oni još nisu bili sigurni koliko informacija može biti prikačeno na jedan miris, ili ako se miris može izgubiti svoju moć okidanja memorije tijekom vremena.

Kada su određeni zvukovi ponovno predstavljeni tijekom spavanja s usporenim valovima, subjekti su se preciznije prisjetili mjesta za povezane slike.

Nisu dugo znanstvenici otkrili da je i zvuk učinkovit okidač. U jednom eksperimentu, ispitanici su zamoljeni da zapamte koordinate mreže slike, kao što je mačka ili čajnik, koje su bile uparene s odgovarajućim zvukom, kao što je meow ili pištaljka. Kada su određeni zvukovi ponovno predstavljeni tijekom spavanja s usporenim valovima, subjekti su se preciznije prisjetili mjesta za povezane slike.

SPOSOBNOSTI TMR-a

Iako je TMR u povojima, znanstvenici su već vidjeli veliki napredak u onome što mogu učiniti. Potencijal se sada čini bezgraničnim.

Čini se da TMR potiče motoričke sposobnosti kao i eksplicitna sjećanja. Antony i njegove kolege pokrenuli su eksperiment koristeći igru ​​nalik na "Guitar Hero". Sudionici su naučili dvije različite melodije, od kojih je jedna tijekom cued. Nakon toga su mogli preciznije reproducirati melodiju sna od druge.

I možda bismo mogli koristiti TMR i za promjenu sjećanja. Nedavno su Diekelmann i njezina skupina izvijestili da je TMR pomogao muškarcima u otkrivanju skrivenih obrazaca, pretvarajući njihovu intuiciju u razumijevanje (žene nisu primile tako značajan poticaj, ali većina TMR studija otkriva razliku između spolova).

Kada je Penny Lewis sa Sveučilišta u Cardiffu izrekla "melodije koje su ljudi ranije izvukli, ljudi su postali i brži i bolji u artikulaciji pjesme u pisanom obliku."

A kada su Baterink i tvrtka zamolili ljude da ukroze riječi sastavljene u skladu s osmišljenim gramatičkim sustavom, TMR im se činilo da im pomažu u intuiciji pravila sustava. "Ovo su prilično mali učinci", kaže Batterink. "Nije da su dvostruko bolji."

Ali ipak, to je inspirativno. Znanstvenici čak istražuju može li TMR utjecati na to kako se emocionalna sjećanja sjedinjuju. Lewis, na primjer, kopa u to može li ih potaknuti uznemiravanje sjećanja tijekom spavanja učiniti manje uznemirujućim.

"Imamo neke vrlo lijepe podatke koji sugeriraju da to mogu", kaže ona.

Lewis i njezini kolege prezentiraju ljude uznemirujućim slikama (kao što su automobilske nesreće) uparene sa zvukom. Nakon spavanja, čini se da su te slike manje zabrinjavajuće ako se reaktiviraju pomoću TMR-a. Jedno objašnjenje za ovaj fenomen može biti u neurotransmiteru koji se zove noradrenalin, a koji se uvelike smanjuje tijekom REM spavanja. Pomaže u kontroli fizioloških reakcija straha naših tijela, kao što su povećani broj otkucaja srca, znojenje ili dilatacija učenika.

Lewis istražuje hoće li ili neće potaknuti uznemirujuća sjećanja tijekom sna, učiniti ih manje uznemirujućim. "Imamo neke vrlo lijepe podatke koji sugeriraju da to mogu", kaže ona.

"Ideja je da ako ponovite ove uspomene u to vrijeme, zapravo ne možete imati emocionalni odgovor", kaže Lewis. "Dakle, ponavljanje bez fiziološkog odgovora moglo bi pomoći ljudima da odvoje pamćenje od emocija."

Nije teško zamisliti TMR kao tretman za poremećaje traume uključujući PTSP. To je primamljiva perspektiva, ali za sada, čak iu ranim suđenjima koja uključuju one s uznemirujućim sjećanjima, još je prerano donositi zaključke, kaže on.

"Trebamo dobru bazu podataka prije nego što je možemo prenijeti pacijentima, jer nije posve jasno što će to učiniti", kaže Rasch. "Da li to zapravo pomaže ljudima da reaktiviraju ovu traumatičnu memoriju za vrijeme spavanja, ili to pogoršava situaciju?"

Rasch i njegovi kolege također istražuju kako TMR može olakšati učenje vokabulara na stranom jeziku.

Iako se čini da TMR najviše pomaže u poboljšavanju sjećanja koja se još uvijek konsolidiraju, može biti korisna u pomaganju Alzheimerovim pacijentima da zapamte put do kuće ili prepoznaju članove obitelji. Fizioterapeuti bi također mogli iskoristiti TMR kako bi pomogli ljudima u oporavku nakon moždanog udara ili ozljede.

Također je u okviru mogućnosti da TMR čak može utjecati na način na koji ljudi misle. Recite da ste na zabavi i uočite svog kolegu preko sobe. Vi mahnete; ne odgovaraju. Morate sami prosuditi jesu li vas ometali ili vas jednostavno nisu vidjeli. Stalno se susrećemo s sličnim dvosmislenim situacijama. Neki ljudi, kao što su osobe s tjeskobom ili depresijom, imaju veću vjerojatnost da će na njih staviti negativan spin.

Problem s TMR-om

Unatoč arsenalu aplikacija za TMR, njegov utjecaj na memoriju je suptilan, i nije jasno koliko dugo traju učinci. I drugi pregibi moraju biti razrađeni.

Na primjer, kako se pojedinačni ponovi pojavljuju u ljudskom mozgu?

"Čak ni ne znamo kako izgleda signal", kaže Antony. On i njegove kolege koriste TMR kako bi ilustrirali ponavljanje memorije kod ljudi mjerenjem reaktivacije prethodno pregledanih slika s elektroencefalografijom (EEG).

"Miris je vrlo moćan okidač jer je izravno povezan s tom regijom mozga koja je povezana s pamćenjem, dok zvukovi … prvo moraju stati na relejnoj postaji."

Zvuk i miris uspješno su korišteni kao znakovi u TMR eksperimentima, a svaka domena ima svoje prednosti. Miris, za početak, nije stranac u svijetu znanosti o snu. Postoje dokazi da nam bilje kao što je lavanda može pomoći da se opustimo i odnesemo, a taj miris može utjecati na emocionalni sadržaj snova neke osobe.

Doista, mirisni sustav mozga usko je povezan s hipokampusom i područjima koja su povezana s emocijama, kao što je amigdala. Mirisi nas obično ne probude; obrađuju se tijekom spavanja bez ometanja.

Isto ne vrijedi za zvukove, koji su usmjereni kroz talamus."Miris je vrlo moćan okidač jer je izravno povezan s tom regijom mozga koja je povezana s pamćenjem, dok zvukovi … moraju prvo stati na relejnoj postaji", kaže Pereira.

Precizno kalibriranje zvukova za TMR također je teško. Zvukovi mogu lako poremetiti spavače. Pa ipak, "ako ih igrate previše tiho, niste posve sigurni da su registrirani", kaže Batterink. "Dakle, to može biti malo delikatna ravnoteža između dobivanja volumena na pojedinačnoj osnovi."

S druge strane, zvuk je uspješniji u izvođenju motoričkih sposobnosti od mirisa; Područja mozga uključena u auditivnu obradu snažno su povezana s motornim područjima, kaže Diekelmann.

U usporedbi s mirisima, zvuk je također lakše kontrolirati kod kuće, što znači da bi znanstvenici mogli zamisliti gotovo neograničenu biblioteku. "Ako smo htjeli 60 različitih mirisa koji su stvarno različiti jedni od drugih, to bi bilo mnogo teže dogovoriti", kaže Lewis.

Miris je tupi alat koji djeluje na sve uspomene (naučene tijekom eksperimentalnih studija) jednako. Zvukovi omogućuju specifičniji, finozrnati pristup koji može odrediti pojedinačne uspomene.

Štoviše, zvukovi se mogu reproducirati i obrađivati ​​brže nego što mirisi mogu. Miris je tupi alat koji djeluje na sve uspomene (naučene tijekom eksperimentalnih studija) jednako. Zvukovi omogućuju specifičniji, finozrnati pristup koji može odrediti pojedinačne uspomene.

Na stranu, ako TMR može izbiti iz laboratorija, druga praktična razmatranja ostaju na slobodi. Za kućnu uporabu, znanstvenici će morati razviti gadget kako bi identificirali fazu spavanja osobe, a zatim isporučili znak u pravo vrijeme. Ljudi postaju naviknuti na zvuk, po koautorici Rebecci Spencer, sa Sveučilišta Massachusetts Amherst.

Smith, koji predviđa da se TMR koristi za studiranje ili sport, kaže: "Ideja čeka neku vrstu vrlo jednostavnog uređaja ili aplikacije koja može raditi te stvari, iako mislim da je to sasvim moguće."

Rasch i njegove kolege rade na razvoju takvog uređaja, koji će snimiti osobe i zatim automatski prikazati riječi u pravo vrijeme i na ispravnom volumenu. Očekuje da će imati dokaz principa za godinu ili dvije, kada će pronaći suradnike koji će pomoći u dizajniranju gadgeta.

"To bi vjerojatno uključivalo elektrode ili neku vrstu uređaja za snimanje mozga … mnogo jednostavnije nego u laboratoriju za spavanje", kaže on.

MRAČNA STRANA PORUKE S MEMORIJOM

Zanemariti se pamćenjem je opasan posao i svaka tehnologija, bez obzira na to koliko je dobro namijenjena, može se koristiti za zlobna sredstva. Kada dođe vrijeme za pojavu TMR-a iz laboratorija, potencijalno zlokobne upotrebe moraju se prepoznati.

Jedna od najvećih briga proizlazi iz činjenice da TMR može utjecati na način na koji ljudi misle. A Raschovo istraživanje o tome kako to može pomaknuti pristranost tumačenja (kako vidimo da netko djeluje prema nama) samo je početak.

"Možete koristiti TMR za dobro da pomognete ljudima smanjiti njihovu pristranost, ali možete isto tako jednostavno … pokušati uvjeriti ljude da su te ideje bolje, ili su ti ljudi bolji"

Antony je oprezan kada je riječ o ekstrapolaciji tog rada. "To je obećavajuće, ali nije bilo izravne veze koja bi pokazala da će to izliječiti rasizam", kaže on.

"Možete koristiti TMR za dobro da pomognete ljudima smanjiti njihovu pristranost, ali možete isto tako jednostavno … pokušati uvjeriti ljude da su te ideje bolje, ili su ti ljudi bolji", kaže Pereira, koja je koautorica rada na pregledu obećanja i zamke istraživanja TMR-a.

Prema istraživačima, TMR-ispiranje mozga je malo vjerojatno. Ali postoje i druge zabrinutosti: zamislite da ste u hotelskoj sobi i dok spavate, netko provlači miris posebno maslacnog kroasana. Dok se sljedećeg jutra spuštate u bar za doručak, vidjet ćete kako se prodaje lisnato tijesto. Sub bilo koji proizvod ili čak ideju umjesto croissants i dobijete ideju.

"Mislim da je glavni problem … ako niste informirani o tome što se igra kad spavate", kaže Rasch.

Ako su najčešće inkarnacije TMR-a alati za poticanje učenja, rizik od zlonamjernih aplikacija, po Antonyju, vjerojatno je nizak. Važnija briga, kaže on, je da ljudi znaju relativne troškove i koristi.

"Još uvijek ne razumijemo kako to točno funkcionira", kaže Pereira. "Ne znaš što će se dogoditi i zato ne bi trebala sama pokušavati sama kod kuće."

Pojavilo se nekoliko negativnih posljedica eksperimenata TMR-a. U Lewisovom eksperimentu s melodijom, na primjer, ljudi koji su primili TMR učinili su gore od drugih u izvođenju ili dešifriranju drugog, ne-označenog slijeda. To ukazuje na to da ponavljanje memorije može biti ograničen resurs unutar mozga.

"Ako dokažete da je to sigurna i učinkovita tehnika za poboljšanje spoznaje, kako onda odlučujete tko će joj pristupiti i zašto?"

Mnogi eksperimenti upućuju na kompromis, pri čemu reaktiviranje i na taj način jačanje jedne memorije dolazi po cijenu cementiranja drugog. Ako TMR rezultira dobitkom od nulte sume, korisnici možda neće uspjeti pojačati uspomene na koje se ne fokusiraju. Studenti bi, recimo, mogli spaliti španjolski rječnik na račun jednadžbi koje su naučili u Trig.

Druga briga je da korisnici TMR-a mogu slučajno stvoriti lažne uspomene. To se već događa kada prenesemo sjećanja na dugoročno skladištenje; reaktivacije čuvaju ili generaliziraju suštinu iskustva, ali pojedinačni detalji mogu se raspasti. Moguće je da će TMR potaknuti taj proces.

I, kao i kod drugih potencijalnih alata za poticanje kognitivne funkcije, znanstvenici imaju razloga biti oprezni. "Radimo nešto s mozgom u stanju u kojem je svjesna kontrola ograničena", kaže Rasch. “Moramo razmotriti to.

Budući da još uvijek ne znamo ima li TMR ikakve dugoročne zdravstvene posljedice, Rasch kaže da ga ne bi preporučio još u većim razmjerima, ili u osobama sa stanjima poput PTSP-a. Ali za jednostavnu, individualnu upotrebu, kao što je učenje vokabulara, on kaže da vjerojatno nije mnogo opasnosti.

Na početku, TMR bi mogao biti skup i donijeti još više prednosti ljudima s novcem za opekline.

"Ako dokažete da je to sigurna i učinkovita tehnika za poboljšanje spoznaje", kaže Pereira. "Kako onda odlučujete tko će dobiti pristup i zašto?"

BUDUĆNOST MEMORIJE

Prije nego što se raspravlja o pitanju pristupa i namjere, još uvijek je potrebno dovršiti godine istraživanja prije nego što znanstvenici počnu spelunkirati u podsvijest kako bi izvukli, pojačali ili promijenili sjećanja. A po istraživačima, budući TMR predstavlja krajnje nade, čak i ako je popunjen s više od malo strepnje.

Zamislite ovaj scenarij: Dvadeset godina od sada se događa strašan događaj za koji ste prisutni. Možda se to dogodilo na putu kući jedne noći ili dok ste putovali. U svakom slučaju, duboko vas je uzdrmao i progonjeni ste zastrašujućim uspomenama. Možete se uključiti u standardnu ​​terapiju razgovora, ali možete se odlučiti i za sastanak s specijaliziranim liječnikom.

Tijekom sesije, liječnik će odigrati brzi ton ili raspršiti miris mirisa. Taj zvuk ili miris ponovno se pojavljuju dok uživate u običnom noćnom spavanju u njegovom uredu, pokrećući i ponovno namještavajući uspomenu dok sanjate. Probudit ćete se, bez opakoga sjećanja, kao da nije ništa drugo do krtica koja se treba laserovati. Ujutro ćete potpisati nekoliko papira, protresti liječnikovu ruku.

Ono što je moglo ožiljke i oblik mozga je uklonjeno. To čak nije ni sjećanje na sjećanje - jednostavno ga nema. Slobodni ste da idete naprijed, nesmetano, u budućnost.