Сэйди Витковски исследует сон и память в Северо-Западном Университете США и ведет подкаст PhDrinking. Она живет в Чикаго, штат Иллинойс.
Моя мама — одна из пяти детей в семье, поэтому у нее много историй о братьях и сестрах. Одна из моих любимых — о моем "странном" Дяде Дорси и его ранних научных экспериментах.
Когда маме было восемь, ее старший брат каждую ночь заталкивал под ее кровать магнитофон и включал на минимальной громкости стихотворение "Ворон" Эдгара Аллана По (1845). Ночь за ночью он проигрывал запись, чтобы проверить, будет ли сестра после этого спонтанно декламировать стихотворение днем. Мама говорит, что просыпалась каждый раз, как только начиналась запись. Да, она все еще помнит первые пару строк из "Ворона", но только потому что они будили её много ночей подряд.
Дядя так и не смог заставить маму "учиться во сне", но, как выяснилось, он не во всем ошибался. Хотя миф об обучении во сне — гипнопедии — развенчали, нейробиологи в моей и других лабораториях открывают способы укреплять память с помощью стимулов вроде звуковых сигналов.
Ранние исследователи совершали ту же ошибку, что и дядя Дорси: они думали, что мы усваиваем новый материал во сне в результате осмоса, в лучших традиция "Дивного нового мира" Олдоса Хаксли (1932). Как и в романе-антиутопии, в экспериментах ложно предполагали, что сон похож на гипноз.
В 1920-х некоторые исследователи предполагали, что научат участников экспериментов новой информации, проигрывая им во сне аудиозаписи. Изобретатели даже начали продавать специальные устройства, основываясь на этой идее.
Это как в серии "Большой сыр" (1996) мультсериала "Лаборатория Декстера", где мальчик-гений безуспешно использует огромный гаджет, чтобы выучить во сне французский.
Только в 1950-х годах исследователи обнаружили, что раскрученные эффекты гипнопедии вообще не связаны со сном. Устройства для обучения только будили людей. Теорию опровергли с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), которая записывает электрические сигналы мозга через электроды, закрепленные на волосистой части головы.
ЭЭГ показала, что учащиеся во сне на самом деле бодрствовали. Это утверждение положило конец исследованию сна в качестве когнитивного инструмента. 50 лет спустя мы узнали, что во время сна можно изменять память, но иначе, чем предполагали раньше.
Читайте также Что происходит с нашим мозгом, когда мы спим
В 2007 году нейробиолог Бьёрн Раш и его коллеги из Университета Любека сообщили, что запахи, как-то связанные с ранее изученным материалом, можно использовать для сигналов спящему мозгу. Исследователи дали участникам запомнить размещение объектов на сетке, как в игре "Концентрация", а в процессе те вдыхали аромат роз.
На втором этапе эксперимента участники засыпали в лаборатории, ученые ждали глубокой или медленной фазы сна и снова запускали аромат роз. После пробуждения участники лучше помнили расположение объектов.
Это работало, только если они вдыхали запах роз во время обучения и потом во время медленного сна. Если на них воздействовали ароматом только во время бодрствования или во время фазы быстрого сна, сигнал не срабатывал.
Кажется, это слишком хорошо, чтобы быть правдой. Можем ли мы "пометить" знания запахом во время обучения, а потом убедить мозг проигрывать и упражнять их во время сна? Следующие исследования подтвердили открытие и даже добавили несколько вариаций — например, звуки вместо запахов.
Я работаю в лаборатории Paller Lab Северо-западного университета США, которая специализируется на когнитивной нейронауке. Мы опубликовали несколько статей о том, что нейрофизиологи могут связать определенный звук с определенным объектом и реактивировать эту связь индивидуально.
Например, вы играете в "Концентрацию" и узнаете, что кошка находится в нижнем левом углу, а чайник — в правом верхнем. Когда вы видите кошку, то слышите мяуканье, а когда видите чайник, слышите свисток.
Теперь, если во время фазы медленного сна мы проиграем один из этих звуков, например, мяуканье, вы запомните расположение кошки лучше, чем расположение чайника. Вы заведомо одинаково хорошо изучили оба объекта, а значит, звуковой сигнал во сне помог вам запомнить одну часть информации лучше, чем другую. Мы называем это целенаправленной реактивацией памяти и считаем, что звуковой сигнал, как в случае с кошкой, активирует воспоминание об изучении нужной информации.
Сотрудники моей лаборатории уверены, что реактивация воспоминаний позволяет мозгу укрепить их и легче ими оперировать. Работая с крысами, когнитивисты Дэниел Бэндор и Мэтью Уилсон из Массачусетского института технологий тоже увидели этот повторный проигрыш воспоминаний, когда использовали звуковые сигналы, связанные с предыдущим изучением.
Читайте также Мозг и отдых. Как устроить мозгу перезагрузку и придать сил
Теперь нейробиологи используют целенаправленную реактивацию памяти в практических целях. Одно исследование 2012 года похоже на видеоигру Guitar Hero, где можно почувствовать себя ведущим музыкантом на сцене.
Джеймс Энтони, сейчас постдок в Принстонском университете, а тогда еще аспирант, давал участникам изучить две музыкальные последовательности на клавиатуре. Песни состояли из четырех нот, которые появлялись на экране в виде падающих кружков — как в игре.
Изучив обе песни одинаково хорошо, участники легли спать, а Энтони в это время проиграл им одну из песен. Когда участников повторно протестировали после сна, оказалось, что они лучше помнят песню, услышанную во сне, чем ту, которую Энтони им не играл.
Подумайте, как быстро вы могли бы освоить новый музыкальный инструмент или песню, просто напоминая спящему мозгу то, что уже изучили.
Несмотря на новые исследования, мы все еще не знаем границ целенаправленной реактивации памяти и как в целом использовать сигналы во сне. В работе 2017 года исследовательница Лаура Бэттерлинк и другие коллеги из моей лаборатории выяснили, что сигналы для целенаправленной реактивации памяти в фазе быстрого сна вели к лучшему запоминанию слов, связанных с определенным сигналом во время дневного сна.
Это исследование с выгодной стороны преподносит фазу быстрого сна, когда воспоминания с сигналами встраиваются в существовавшие до этого сети памяти.
Важные вопросы, которые нам еще предстоит решить:
Лично меня интересует, как воспоминания меняются из-за реактивационных сигналов. Сейчас я исследую, усиливают ли они детализацию воспоминания или наоборот помогают запомнить суть без подробностей.
Еще может быть, что целенаправленная активация памяти усиливает знание всех аспектов конкретного воспоминания, но тогда страдают объекты, которые не были подкреплены сигналами.
Мы уже кое о чем догадываемся и постоянно запускаем новые проекты, чтоб решать возникающие вопросы. Но мы все еще находимся на границе понимания возможностей спящего мозга. У нас больше вопросов, чем ответов о том, на что мы тратим треть жизни. И кто знает, может, странный дядя Дорси и его кассеты с Эдгаром По были предвестниками исследований сна в далеком будущем.
