Можно ли учиться во сне?

От хронической бессонницы помогают аудиокниги, подкасты и снотворное. Если загрузить книг на всю ночь, они будут постепенно проникать в сны. И что самое забавное, иногда можно даже припомнить часть услышанного на утро. Ученые давно задавались вопросом, нужно ли быть в сознании, чтобы запомнить. Кажется, что да — в конце концов, все наши драгоценные воспоминания сформированы во время часов бодрствования, когда сознание в работе.

Однако появляется все больше исследований на тему того, что когда мы соскальзываем в бессознательное состояние во сне, мы не теряем способность запоминать новый материал. То есть, включите на проигрывание словарь новых слов, и бессознательный мозг выучит эти слова — без какой-либо работы или осознания, даже после пробуждения.

Исследование, опубликованное недавно в Currently Biology, позволяет предположить, что идея обучения во сне имеет под собой корни. Ученые провели эксперимент с группой из 41 человека, говорящих на немецком языке, и выяснили, что мозги участников могут впитывать словарный запас из выдуманного языка и привязывать эти слова к немецким значениям во время сна.

Это, конечно, далеко от изучения совершенно нового языка, включая синтаксис, в спящем состоянии. Но по пробуждении у участников спросили, будет ли обозначенное выдуманное слово больше обувной коробки (да, это странный тест), и участники отвечали правильно со значительно более высоким шансом — не зная, что они ранее сталкивались с этим словом.

«В ходе исследования мы обнаружили, что спящий мозг может на самом деле кодировать новую информацию и хранить ее в течение длительного времени. Более того, спящий мозг способен создавать новые ассоциации», говорит автор исследования Марк Цюст из Университета Берна.
 

Мы часто думаем о сне, как о времени простоя. Но это не так.

Недавно проведенные исследования показали, что сон помогает мозгу очиститься, вымыть токсичные молекулы, которые в конечном итоге могут привести к болезни Альцгеймера.

Что еще более важно, сон также реорганизует воспоминания. На определенных стадиях сна мозг воспроизводит воспоминания в ускоренном режиме: нейроны, ответственные за хранение воспоминаний, снова активируются как сеть, по сути обучая мозг воспоминанию. Этот проигрыш помогает нам втиснуть важные уроки и жизненный опыт в более постоянное хранилище в нашем мозгу. Между тем, тангенциальные воспоминания — те, которые в первую очередь не заслуживают особого внимания — стираются, чтобы открыть больше места для хранения.

Часть этой ночной работы можно уловить путем непосредственного измерения нервной активности в мозге грызунов. Посадите мышь в новый лабиринт днем, и нейросети, активированные во время кодирования памяти, начнут работать ночью.

Из этих исследований на грызунах ученые выяснили, что гиппокамп — область в форме морского конька, скрытая глубоко внутри мозга — связывается с внешним слоем мозга, корой, во время сна, посредством волн активности, которые можно измерить с помощью устройства ЭЭГ.
 

В этом исследовании ученые взяли 41 немецкоязычных добровольцев обоих полов. Вместо того, чтобы учить их обычному языку, команда составила псевдослова, каждое из которых было связано с определенным значением, чтобы убедиться, что один из участников не имел никакого контакта с новым языком.

Вместо того, чтобы произносить слова, когда добровольцы спали, ученые решили нацелиться на определенный период сна: так называемые «пики» во время глубокого сна, обычно не связанные со сновидениями.

Во время глубокого сна нейроны координируют свою активность в течение коротких промежутков времени, прежде чем снова упасть в период бездействия — провалиться на графике. Два этих состояния циклически сменяются каждые полсекунды.

«Мы предположили, что пики медленных волн способствуют кодированию сна, потому что пики разграничивают периоды относительного нервного возбуждения», объясняют авторы.

Когда добровольцы уснули, на каждом из них было устройство ЭЭГ для мониторинга мозговых функций, и ученые начали играть в словесные ассоциации через наушники-вкладыши.

Например, выдуманное слово «тофер» означало «ключ», а «гуга» — «слон». Каждая пара слов воспроизводилась четыре раза, в соответствии с ритмом спящего мозга, так что второе слово совпадало с пиками волн. Всего спящий мозг услышал о 36 различных парах слов за более чем 146 повторений.

«Момент, когда воспроизводилось второе слово, был важным, потому что в этот момент можно было сформировать ассоциацию между одним словом и другим, а значит и нейронная пластичность должна быть оптимальной», поясняют авторы.

По пробуждении добровольцев ученые показали им псевдослова и попросили изобразить, будет ли обозначенный предмет меньше или больше, чем обувная коробка — как способ проникнуть в бессознательные воспоминания.

«Неявные воспоминания сложно сформулировать явно. Мы должны были получить доступ к бессознательному, неявному знанию через вопросы о семантических аспектах этих новых слов», говорит Цюст.

15 участников также получили сканирование мозга с использованием фМРТ в момент попытки принятия решений.

Примечательно, что когда второе слово в паре слов совпадало с состоянием сна в глубоком сне, участники могли правильно охарактеризовать выдуманное слово на 10% выше шанса.

«Если вы представляете «биктум» и «птицу» спящим людям, их мозг может установить новую связь между известным понятием «птица» и совершенно новым и неизвестным словом «биктум», говорит Цюст. «Этот след во сне остается во время бодрствования и может повлиять на то, как вы реагируете на «биктум», даже если вы думаете, что никогда раньше не сталкивались с этим словом. Это неявная, бессознательная форма памяти — как будто «нутром чуешь».

Изучая данные, ученые обнаружили, что попадание в пиковые состояния во время представления свойств коррелирует с лучшим запоминанием после пробуждения.

Это объясняет ряд предыдущих противоречий в исследованиях сна. Авторы объясняют так: «Время презентации слов относительно ЭЭГ спящего было решающим для успеха кодирования сна».
 

Вглядываясь в обучающийся, но спящий мозг, ученые обнаружили, что гиппокамп и область мозга, обычно связанные с изучением языка, также были активны во время обучения во сне.

Это сильно противоречит всему, что мы знаем об обучении гиппокампа — мы полагаем, что он активен только в состоянии бодрствования.

«Эти структуры мозга, по всей видимости, опосредуют формирование памяти независимо от преобладающего состояния сознания — бессознательное во время глубокого сна, сознательное во время бодрствования», говорит Цюст.

Тем, кто уже задумался о создании устройства для «обучения во сне», стоит понимать, что идея внедрения совершенно нового словаря во время сна остается весьма спорной. В конце концов, словари основаны на знаниях, а не на интуиции. Более того, ученые еще не знают, может ли активное обучение во время сна мешать более заметной роли сна в консолидации дневных воспоминаний.

«Практическая значимость бессознательного кодирования во время сна для последующего изучения после пробуждения в конечном итоге будет зависеть от того, улучшит ли первый сеанс кодирования сна это обучение», говорит ученые.