211service.com
Leer terwijl je slaapt
Een team van onderzoekers in Duitsland heeft ontdekt dat een bepaald type geheugen verbetert wanneer de hersenen van een persoon worden gestimuleerd met een milde elektrische stroom tijdens een bepaalde fase van de slaapcyclus.
neurowetenschapper Jan Born , van de Universiteit van Lübeck, heeft de afgelopen tien jaar de rol van slaap in het menselijk geheugen bestudeerd. In de afgelopen jaren zijn er aanwijzingen dat REM-slaap en niet-REM-slaap dienen om de neuronverbindingen voor verschillende soorten herinneringen te versterken. Terwijl de wetenschappelijke gemeenschap verdeeld is over hoe deze fasen het geheugen beïnvloeden, hebben Born en zijn collega's zich onlangs gericht op niet-REM-slaap, met name de aanvankelijke, slaperige, langzame fase. Ze zijn geïnteresseerd in de rol ervan bij het versterken van declaratieve herinneringen, ook wel bekend als op feiten gebaseerde herinneringen, in tegenstelling tot andere soorten geheugen, zoals motorische vaardigheden of procedureel leren.
Je herinnert je de dingen die tijdens de slaap zijn geconsolideerd, beter dan niet tijdens de slaap, zegt Born. Ons onderzoek zoekt uit welke stadia belangrijker zijn voor herinneringen.
In eerdere onderzoeken hebben wetenschappers ontdekt dat verschillende slaapfasen worden gekenmerkt door verschillende patronen van hersenactiviteit. De meest bekende is die van de REM-slaap, een periode van verhoogde activiteit in de cortex wanneer dromen gewoonlijk plaatsvinden. Tijdens een volledige nachtrust neemt de REM-slaap 20 procent van de slaap van een persoon in beslag.
De andere 80 procent is gewijd aan niet-REM-slaap: een periode van relatief weinig actie, meestal bestaande uit langzame, gesynchroniseerde golven die over het oppervlak van de hersenen reizen. Er is minder bekend over deze relatief slapende fase, en Born theoretiseert dat het in feite helemaal geen slapende fase is. In plaats daarvan kan deze slow-wave-slaap dienen als een soort geheime herhaling van wat werd geleerd voordat iemand ging slapen. Dat wil zeggen, deze gesynchroniseerde activiteit kan op de een of andere manier de neuronverbindingen versterken die betrokken zijn bij het tot stand brengen van langetermijnherinneringen, met name voor feiten.
Om deze hypothese te testen, pasten Born en zijn collega's elektroden toe op de hoofdhuid van 13 medische student-vrijwilligers. De hele groep werd onderworpen aan opeenvolgende nachten van testen door middel van verschillende soorten stimulatie. Voordat ze gingen slapen, werd hen gevraagd een lijst met woordparen te leren (een declaratieve leertaak). Ze leerden ook een vingertikkende oefening die normaal geassocieerd wordt met motorisch leren. Terwijl ze sliepen, stimuleerden onderzoekers hun hersenen elektrisch met een milde stroom van 0,75 hertz met tussenpozen van 5 minuten tijdens een vroege, 30 minuten durende periode van niet-REM-slaap. De toegepaste stroom kwam overeen met de natuurlijk voorkomende langzame golffrequentie van niet-REM-slaap, en het was laag genoeg om vrijwilligers niet te storen terwijl ze sliepen. Op andere nachten veranderden onderzoekers de stroom en pasten ze ook stromen toe tijdens zowel niet-REM- als REM-slaapfasen. Soms pasten ze als controle helemaal geen stroom toe.
Na elke nachtrust werd vrijwilligers, eenmaal volledig alert, gevraagd zich de taken te herinneren die ze de dag ervoor hadden geleerd. Van alle onderzoeken verbeterden ze het meest significant nadat ze waren gestimuleerd met 0,75 hertz tijdens niet-REM-slaap. Bovendien werd de verbetering, hoewel klein (8 procent), alleen gezien bij de woordpaartaak, wat een verband suggereert tussen niet-REM-slaap en op feiten gebaseerd of declaratief geheugen. Ik denk dat het een zeer goede indicator is die ons doet denken dat we een echt fysiologisch patroon in deze hersennetwerken hebben veroorzaakt, zegt Born. Deze [activiteit] stimuleert op zijn beurt de hersenen om deze herinneringen opnieuw af te spelen.
Hij zegt dat hoewel de gemeten verbetering klein was, het feit dat het experiment werd getest op high-performers – medische studenten die gewend zijn grote hoeveelheden informatie in één keer te onthouden – suggereert dat elke verbetering significant is.
Terry Sejnowski , professor en hoofd van het Computational Neurobiology Laboratory van het Salk Institute for Biological Studies, heeft ook de rol van slaap in het geheugen bestudeerd. Sejnowski ziet de bevindingen van Born als een belangrijke stap vooruit in de studie van geheugenconsolidatie.
Eerdere studies toonden alleen aan dat geheugenverbeteringen gecorreleerd waren met hersenoscillaties, en alleen voor niet-feitelijke vormen van geheugen, zoals motorisch leren, zegt Sejnowski. Deze studie levert bewijs dat het verband tussen slaap en geheugen causaal is en kan leiden tot een praktische manier om het geheugen te verbeteren.
Born is het met dit laatste punt eens en hij gelooft dat elektrische stimulatie tijdens de slaap ooit een mogelijke therapie kan zijn voor mensen met geheugenverlies.
Anderen houden echter van Jerome Siegel zijn op hun hoede om slaap te koppelen aan geheugen. Siegel, een psychiater aan de Universiteit van Californië in Los Angeles en hoofd van het Center for Sleep Research, zegt dat hoewel slaap een rol kan spelen bij het vormen van herinneringen, het geen essentiële rol is. Hij waarschuwt dat er een gevaar schuilt in het verkeerd interpreteren van gegevens bij het proberen om een causale rol vast te stellen.
Je moet je afvragen in hoeverre je toevallige resultaten krijgt, alleen maar omdat je veel variabelen meet, zegt Siegel. Er is ook het prestatieprobleem, waarbij als de slaap dieper is, de prestaties beter zijn en het verschilt van het geheugen.
In toekomstige studies is Born van plan om de vele variabelen uit dit eerste experiment te ontrafelen door te kijken naar de effecten van specifieke stromen en of het toepassen ervan gedurende verschillende tijdsperioden significante effecten zal hebben.
We hebben ook een plan om te zien of je stimulatie niet alleen kunt gebruiken om een aanhoudende slaapfase, zoals niet-REM-slaap, te intensiveren, zegt Born, maar of je bijvoorbeeld de hersentoestand kunt veranderen van de waaktoestand naar de slaaptoestand, dat is tot nu toe wat we zien als een droom - de droom van de onderzoeker.