Обучение после сна может быть ключевым фактором для консолидации информации

Исследователи из Университета Брауна (Brown University) предоставляют дополнительные доказательства взаимосвязи между сном и обучением. Ученые доказали, что процессы, непосредственно связанные с обучением, помогают человеку закреплять во время сна то, что он изучает во время бодрствования. Результаты исследования опубликованы в журнале Neuroscience.

Актуальность исследования

Засиживаться допоздна, чтобы подготовиться к тестам, стало обычной частью учебного процесса в средней школе и колледже. Теперь исследователи из Японии говорят, что эта практика скорее мешает, чем помогает процессу обучения. Ученые обнаружили доказательства, свидетельствующие о том, что сон помогает человеку усваивать то, что он узнает во время бодрствования, посредством процесса, который специально сосредоточен на обучении. Это означает, что чем больше человек спит, тем больше времени у его мозга остается на обработку знаний и навыков, полученных во время бодрствования. 

По мнению автора исследования Юки Сасаки (Yuka Sasaki), профессора когнитивных, лингвистических и психологических наук, сон способствует обучению. Однако у исследователей были противоречивые модели, объясняющие, как это происходит, — модель, зависящая от использования, и модель, зависящая от обучения.

Модель, зависящая от использования, утверждает, что количество знаний, которые человек усваивает во время сна, является результатом того, как мозг функционирует в бодрствующем состоянии. С другой стороны, модель, зависящая от обучения, утверждает, что то, что человек сохраняет во время сна, напрямую связано с нервным процессом, конкретно связанным с обучением.

Материалы и методы исследования

Для этого исследования доктор Сасаки с соавторами исследования решили выяснить, какая модель с наибольшей вероятностью поможет обучению. Исследователи использовали две экспериментальные группы добровольцев.

Во время первого эксперимента участники изучали задачу обучения визуальному восприятию, называемую задачей распознавания текстур. Задача обучения визуальному восприятию помогает укрепить способность мозга понимать то, что видят глаза. Это помогает в различных навыках визуального восприятия, таких как зрительная и последовательная память, способность отличать один объект от другого и визуально-пространственные отношения.

Участники первой группы прошли предтренировочный тест, тренировку распознавания текстур и посттренировочный тест. За вторым тестом последовал 90-минутный сон. Затем провели третью сессию тестирования, чтобы выяснить, сколько знаний участники сохранили.

Участники второй группы также были обучены задаче распознавания текстур и прошли тестирование как до, так и после 90-минутного сна. Однако исследователи структурировали этот эксперимент по-другому, что привело к вмешательству в процесс обучения.

Результаты научной работы

Исследователи пришли к выводу, что сон облегчает обучение, используя модель, зависящую от обучения. В частности, исследовательская группа обнаружила, что участники первой экспериментальной группы продемонстрировали улучшение в понимании задачи обучения визуальному восприятию после 90-минутного сна. И наоборот, те, кто был во второй экспериментальной группе, практически не показали улучшения из-за включения условия вмешательства в их обучение.

Кроме того, при изучении мозговых волн, когда участники дремали, исследователи обнаружили два типа мозговой сигнализации — тета-активность во время быстрого сна с движением глаз и сигма — активность во время сна без быстрого сна — связанные с процессом, зависящим от обучения.

Тета-активность в мозге связана с обучением и рабочей памятью. Сигма — активность, также известная как «веретена сна», играет важную роль в консолидации долговременных воспоминаний.

Сасаки считает, что это исследование может способствовать изменениям в том, как происходит обучение в школах. 

«Исследования показывают, что обучение после сна полезно для улучшения и защиты обучения», — заявила Сасаки. «Однако, если школы будут включать дневной сон после каждого урока, то циркадный ритм может быть нарушен, и это было бы плохой идеей. С другой стороны, если бы школьные часы можно было изменить так, чтобы ночной сон детей был более продолжительным, это было бы здорово».

Обсуждение результатов исследования

Стелла Панос (Stella Panos), нейропсихолог, считает, что полученные результаты предполагают иной подход к обучению, чем тот, к которому мы обычно привыкли. 

«Я думаю о студентах колледжа или старшеклассниках», — объяснила она. «Когда они готовятся к тесту, они могут засиживаться допоздна или заниматься всю ночь, в то время как это исследование предполагает, что на самом деле сон облегчит и поможет в обучении и консолидации».

Панос также считает, что, хотя клиницисты уже много лет знают о взаимосвязи между сном и состоянием здоровья, конкретные детали того, как сон влияет на память, до сих пор полностью неизвестны.

«Исследование показывает, что сон играет более активную роль в обучении и памяти, чем мы думали раньше, так что это действительно добавляет некоторые наши знания о том, как связаны сон и память», — добавила она.

Для следующих шагов Сасаки хотела бы исследовать другие области головного мозга во время сна. 

«Мы в основном анализировали визуальные области во время сна», — заключает Сасаки. «Еще предстоит проверить, можно ли обобщить этот вывод на какой-либо тип обучения. Визуальное обучение в основном вовлекает зрительную кору головного мозга, в то время как моторное обучение вовлекает моторную кору головного мозга. В зависимости от задействованных нейронных сетей вполне возможно, что лежащие в их основе механизмы различаются».

Авторы другого исследования утверждают, что качание улучшает сон и память.