Spánek a učení - Sleep and learning - Wikipedia

Několik hypotéz vysvětluje možné souvislosti mezi nimi spánek a učení v lidé. Výzkumy naznačují, že spánek více než umožňuje mozku odpočívat. Může také pomoci konsolidaci dlouhodobých vzpomínek.

Spánek REM a spánek s pomalými vlnami hrají při konsolidaci paměti různé role. REM je spojen s konsolidací nedeklarativních (implicitních) pamětí. Příkladem nedeklarativní paměti by byl úkol, který můžeme dělat, aniž bychom o tom vědomě přemýšleli, například jízda na kole. Pomalý vlnový nebo non-REM (NREM) spánek je spojen s konsolidací deklarativních (explicitních) pamětí. Toto jsou fakta, která je třeba si vědomě pamatovat, například data třídy dějepisu.[1]

Zvýšené učení

Populární výroky mohou odrážet představu, že přetvořené vzpomínky vytvářejí ráno nové kreativní asociace a že výkon se často zlepšuje po časovém intervalu, který zahrnuje spánek.[2] Současné studie ukazují, že zdravý spánek produkuje značné množství učení se -závislé zvýšení výkonu.[3][4] Myšlenka je, že spánek pomáhá mozku upravovat jeho paměť, hledat důležité vzorce a získávat zastřešující pravidla, která by se dala popsat jako „podstata“, a integrovat to do existující paměti.[5] Hypotéza „synaptického škálování“ naznačuje, že spánek hraje důležitou roli v regulaci učení, ke kterému dochází při bdění, což umožňuje efektivnější a efektivnější ukládání v mozku a lepší využití prostoru a energie.[6]

Zdravý spánek musí zahrnovat příslušnou sekvenci a podíl NREM a REM fáze, které hrají různé role v procesu optimalizace konsolidace paměti. Během normální noci spánku bude osoba střídat období spánku NREM a REM. Každý cyklus je přibližně 90 minut dlouhý a obsahuje 20-30 minutový záchvat REM spánku.[7] Spánek NREM se skládá ze spánkových fází 1–4 a je místem, kde lze pozorovat pohyb. Osoba může stále hýbat svým tělem, když je ve spánku NREM. Pokud se někdo, kdo spí, otočí, hodí nebo převrátí, znamená to, že je ve spánku NREM. REM spánek je charakterizován nedostatkem svalové aktivity. Fyziologické studie ukázaly, že kromě občasného škubání člověk během spánku REM ve skutečnosti ochrnuje.[7] v motorické dovednosti učení, interval spánku může být rozhodující pro vyjádření zvýšení výkonu; bez spánku se tyto zisky zpozdí.[8]

Procedurální paměti jsou formou nedeklarativní paměti, takže by jim nejvíce prospěl rychlý vlnový REM spánek.[7] Ve studii[9] procedurální vzpomínky bylo prokázáno, že prospívají spánku [10]. Subjekty byly testovány pomocí úlohy poklepáním, kde pomocí prstů kleply na konkrétní sekvenci čísel na klávesnici a jejich výkony byly měřeny přesností a rychlostí. Tento úkol klepnutím prstem byl použit k simulaci učení motorické dovednosti. První skupina byla testována, znovu testována o 12 hodin později, když byla vzhůru, a nakonec testována o dalších 12 hodin později se spánkem mezi nimi. Druhá skupina byla testována, znovu testována o 12 hodin později se spánkem a poté znovu testována o 12 hodin později, když byla vzhůru. Výsledky ukázaly, že v obou skupinách došlo pouze k mírnému zlepšení po 12hodinovém probuzení, ale k významnému zvýšení výkonu poté, co každá skupina spala. Tato studie prokazuje, že REM spánek je významným faktorem při konsolidaci procesních pamětí motorických dovedností, a proto může deprivace spánku zhoršit výkon při motorickém učení. Toto snížení paměti je výsledkem konkrétně ztráty fáze 2, REM spánku.[11]

Deklarativní paměť Bylo také prokázáno, že prospívá spánku, ale ne stejným způsobem jako procedurální paměť. Deklarativní vzpomínky těží z pomalého spánku nREM.[7] Studie[12] probíhalo tam, kde se subjekty učily slovní páry a výsledky ukázaly, že spánek nejen zabraňuje úpadku paměti, ale také aktivně fixuje deklarativní vzpomínky.[13] Dvě ze skupin se naučily slovní páry, pak buď spaly, nebo zůstaly vzhůru a byly znovu testovány. Ostatní dvě skupiny udělaly totéž, kromě toho, že se také naučily interferenční páry těsně před opakovaným testováním, aby se pokusily narušit dříve naučené páry slov. Výsledky ukázaly, že spánek byl nějaký pomoc při zachování asociací párů slov, zatímco proti interferenční dvojici pomohl spánek výrazně.

Po spánku dochází ke zvýšení vhledu. Je to proto, že spánek pomáhá lidem znovu analyzovat jejich vzpomínky. Bylo zjištěno, že stejné vzorce mozkové aktivity, ke kterým dochází během učení, se vyskytují znovu během spánku, pouze rychleji. Jedním ze způsobů, jak spánek posiluje vzpomínky, je vytrhávání méně úspěšných spojení mezi neurony v mozku. Toto vytrhávání je zásadní, aby se zabránilo nadměrné aktivitě. Mozek kompenzuje posílení některých synapsí (spojení) mezi neurony oslabením ostatních. K procesu oslabení dochází většinou během spánku. Toto oslabení během spánku umožňuje posílení dalších spojení, když jsme vzhůru. Učení je proces posilování spojení, proto by tento proces mohl být hlavním vysvětlením výhod, které má spánek pro paměť.[14]

Výzkum ukázal, že odpolední zdřímnutí zvyšuje schopnost učení. Studie [15] testoval dvě skupiny subjektů na nedeklarativní paměťové úloze. Jedna skupina se účastnila spánku REM a druhá skupina ne (což znamená, že se účastnila spánku NREM). Vyšetřovatelé zjistili, že subjekty, které se zabývaly pouze spánkem NREM, nevykazovaly velké zlepšení. Subjekty, které se zabývaly spánkem REM, dosahovaly výrazně lepších výsledků, což naznačuje, že REM spánek usnadnil konsolidaci nedeklarativních vzpomínek.[7] Novější studie[16] demonstroval, že procedurální úkol se naučil a lépe si jej uchoval, pokud k němu došlo bezprostředně před spaním, zatímco deklarativní úkol byl naučen lépe odpoledne.[6]

Elektrofyziologické důkazy u potkanů

Studie z roku 2009[17] na základě elektrofyziologických záznamů velkých souborů izolovaných buněk v prefrontální kůře krys odhalilo, že buněčné sestavy, které se vytvořily při učení, byly přednostněji aktivní během následujících epizod spánku. Přesněji řečeno, tyto události opakování byly výraznější během spánek s pomalými vlnami a souběžně s událostmi reaktivace hipokampu. Tato studie ukázala, že neuronální vzorce ve velkých mozkových sítích jsou během učení označeny, takže jsou přehrávány a údajně konsolidovány během následujícího spánku. Existují další studie, které prokázaly podobnou reaktivaci vzorce učení během motorických dovedností a neuroprostetického učení.[18][19] Je pozoruhodné, že nové důkazy ukazují, že během spánku může docházet k reaktivaci a změně měřítka.[20]

Spánek ve vztahu ke škole

Spánek byl přímo spojen se známkami studentů. Každý čtvrtý student středních škol v USA přiznává, že alespoň jednou týdně usnul ve třídě.[21] Výsledky tedy ukázaly, že ti, kteří spí méně, se mají špatně. V Spojené státy, deprivace spánku je u studentů běžná, protože téměř všechny školy začínají brzy ráno a mnoho z těchto studentů se buď rozhodlo zůstat vzhůru pozdě do noci, nebo nemůže dělat jinak kvůli syndrom opožděné fáze spánku.[22] Výsledkem je, že studenti, kteří by měli spát mezi 8,5 a 9,25 hodinami spánku, dostávají pouze 7 hodin.[23] Možná kvůli této spánkové deprivaci jsou jejich známky nižší a jejich koncentrace je narušena.[24]

Na základě studií ukazujících účinky deprivace spánku na známky a různé spánkové vzorce pro teenagery byla škola v Nový Zéland, změnila svůj počáteční čas v roce 2006 na 10:30, aby studenti mohli dodržovat plán umožňující více spánku. V roce 2009, Monkseaton High School, v North Tyneside, mělo 800 žáků ve věku 13–19 let, kteří začínali s výukou v 10 hodin místo obvyklých 9 hodin, a uvedli, že obecná absence klesla o 8% a trvalá absence v zaměstnání o 27%.[25] Podobně vysoká škola v Kodaň se zavázala poskytovat alespoň jednu třídu ročně studentům, kteří začnou v 10 hodin nebo později.

Vysokoškoláci představují jeden z nejvíce nevyspatých segmentů naší populace. Pouze 11% amerických vysokoškolských studentů spí dobře a 40% studentů se cítí dobře odpočinutých jen dva dny v týdnu. Asi u 73% se vyskytly alespoň občasné problémy se spánkem. Předpokládá se, že tento špatný spánek má vážný dopad na jejich schopnost učit se a pamatovat si informace, protože mozek je připraven o čas, který potřebuje ke konsolidaci informací nezbytných pro proces učení.[26]

Viz také

Reference

  1. ^ Wilhelm, I .; Diekelmann, S .; Narozen J. (25. dubna 2008). „Spánek u dětí zlepšuje výkon paměti při deklarativních, ale nikoli procedurálních úkolech“. Učení a paměť. Cold Spring Harbor Laboratory. 15 (5): 373–377. doi:10,1101 / lm.803708. ISSN  1072-0502. PMID  18441295.
  2. ^ Neal, Řím (21. ledna 2004). "Spánek na tom". Zprávy CBS. Citováno 29. září 2018.
  3. ^ Maria Bagby (25. února 2014). „Role spánku v paměti, učení a zdraví“. Centrum terapeutické gramotnosti. Citováno 29. září 2018.
  4. ^ „Abychom pochopili celkový obraz, dej mu čas - a spi.“. EurekAlert. 20. dubna 2007. Citováno 23. dubna 2007.
  5. ^ Stickgold, Robert; Walker, Matthew P (28. ledna 2013). „Třídění paměti závislé na spánku: vyvíjející se generalizace prostřednictvím selektivního zpracování“. Přírodní neurovědy. 16 (2): 139–145. doi:10.1038 / č. 3303. ISSN  1546-1726. PMC  5826623. PMID  23354387.
  6. ^ A b Tononi, Giulio; Cirelli, Chiara (1. ledna 2006). "Funkce spánku a synaptická homeostáza". Recenze spánkové medicíny. 10 (1): 49–62. doi:10.1016 / j.smrv.2005.05.002. ISSN  1087-0792. PMID  16376591.
  7. ^ A b C d E Carlson, Neil R. (2010). Fyziologie chování (11. vydání). New York: Allyn & Bacon.
  8. ^ Korman, Maria; Raz, Naftali; Flash, Tamar; Karni, Avi (14. října 2003). "Vícenásobné posuny v reprezentaci motorické sekvence během získávání kvalifikovaného výkonu". Sborník Národní akademie věd. 100 (21): 12492–12497. doi:10.1073 / pnas.2035019100. ISSN  0027-8424. PMC  218785. PMID  14530407.
  9. ^ Walker, M.P. (5. října 2009). * Sleep and Cognition II: Memory (Procedural [Skills]). * Přednáška z Psychologie 133 na University of California, Berkeley, CA.
  10. ^ Walker, Matthew P .; Brakefield, Tiffany; Morgan, Alexandra; Hobson, J. Allan; Stickgold, Robert (2002). "Cvičení se spánkem je perfektní". Neuron. Elsevier BV. 35 (1): 205–211. doi:10.1016 / s0896-6273 (02) 00746-8. ISSN  0896-6273. PMID  12123620.
  11. ^ Walker, Matthew P .; Stickgold, Robert (2004). „Učení závislé na spánku a konsolidace paměti“. Neuron. Elsevier BV. 44 (1): 121–133. doi:10.1016 / j.neuron.2004.08.031. ISSN  0896-6273. PMID  15450165.
  12. ^ Walker, M.P. (7. října 2009). * Spánek a poznání III: Paměť (deklarativní [fakta]). * Přednáška Psychologie 133 na University of California, Berkeley, CA.
  13. ^ Payne, Jessica D .; Tucker, Matthew A .; Ellenbogen, Jeffrey M .; Wamsley, Erin J .; Walker, Matthew P .; et al. (22. března 2012). Mazza, Marianna (ed.). „Paměť na sémanticky související a nesouvisející deklarativní informace: výhoda spánku, náklady na probuzení“. PLOS ONE. Veřejná knihovna vědy (PLoS). 7 (3): e33079. doi:10.1371 / journal.pone.0033079. ISSN  1932-6203. PMC  3310860. PMID  22457736.
  14. ^ Kalat, James W. (2009). Biologická psychologie (10. vydání). Kalifornie: Wadsworth.
  15. ^ Cai, Denise J .; Mednick, Sarnoff A .; Harrison, Elizabeth M .; Kanady, Jennifer C .; Mednick, Sara C. (23. června 2009). „REM, ne inkubace, zlepšuje kreativitu vytvářením asociativních sítí“. Sborník Národní akademie věd. 106 (25): 10130–10134. doi:10.1073 / pnas.0900271106. ISSN  0027-8424. PMC  2700890. PMID  19506253.
  16. ^ Holz, Johannes; Piosczyk, Hannah; Landmann, Nina; Feige, Bernd; Spiegelhalder, Kai; et al. (12. července 2012). Schmidt, Ulrike (ed.). „Načasování učení před nočním spánkem má rozdílný vliv na deklarativní a procedurální konsolidaci dlouhodobé paměti u dospívajících“. PLOS ONE. Veřejná knihovna vědy (PLoS). 7 (7): e40963. doi:10.1371 / journal.pone.0040963. ISSN  1932-6203. PMC  3395672. PMID  22808287.
  17. ^ Peyrache, Adrien; Khamassi, Mehdi; Benchenane, Karim; Wiener, Sidney I; Battaglia, Francesco P (31. května 2009). „Přehrávání nervových vzorů souvisejících s učením pravidel v prefrontální kůře během spánku“. Přírodní neurovědy. Springer Nature. 12 (7): 919–926. doi:10.1038 / č. 2337. ISSN  1097-6256. PMID  19483687.
  18. ^ Ramanathan, Dhakshin S .; Gulati, Tanuj; Ganguly, Karunesh (18. září 2015). Ashe, James (ed.). „Reaktivace souborů závislých na spánku v Motor Cortex podporuje konsolidaci dovedností“. PLOS Biology. Veřejná knihovna vědy (PLoS). 13 (9): e1002263. doi:10.1371 / journal.pbio.1002263. ISSN  1545-7885. PMC  4575076. PMID  26382320.
  19. ^ Gulati, Tanuj; Ramanathan, Dhakshin S; Wong, Chelsea C; Ganguly, Karunesh (6. července 2014). „Reaktivace nově vznikajících souborů souvisejících s úkoly během spánku s pomalými vlnami po neuroprostetickém učení“. Přírodní neurovědy. Springer Nature. 17 (8): 1107–1113. doi:10.1038 / nn.3759. ISSN  1097-6256. PMC  5568667. PMID  24997761.
  20. ^ Gulati, Tanuj; Guo, Ling; Ramanathan, Dhakshin S; Bodepudi, Anitha; Ganguly, Karunesh (10. července 2017). „Neurální reaktivace během spánku určují přiřazení kreditu sítě“. Přírodní neurovědy. Springer Nature. 20 (9): 1277–1284. doi:10.1038 / č. 4601. ISSN  1097-6256. PMC  5808917. PMID  28692062.
  21. ^ Randolph E. Schmid (28. března 2006). „Dospívající bez spánku spí ve škole“. ABC News. Archivovány od originál dne 3. května 2006.
  22. ^ „Syndrom zpožděné spánkové fáze (DSPS) u dětí a dospívajících“. Clevelandská klinika. Citováno 11. června 2019.
  23. ^ „Zpátky do školy Blues“. about.com. 30. listopadu 2003. Archivovány od originál dne 17. listopadu 2007.
  24. ^ Roth, Daphne Ari-Even; Kishon-Rabin, Liat; Hildesheimer, Minka; Karni, Avi (1. února 2005). „Fáze latentní konsolidace v učení sluchové identifikace: čas v bdělém stavu je dostatečný“. Učení a paměť. 12 (2): 159–164. doi:10.1101/87505. ISSN  1072-0502. PMC  1074334. PMID  15805314.
  25. ^ Ryan, Margaret (22. března 2010). „Lehnutí pro dospívající přináší výhody“. BBC novinky. Citováno 29. září 2018.
  26. ^ "Potřebovat spánek". Harvardský spánek a paměť. 16. prosince 2008. Citováno 29. září 2018.

externí odkazy