Целенасоченото повторно активиране на паметта ще ви направи по-умни, докато спите

Тази история от Кейт Багдейли първоначално се появява във Ван Уинкълс, публикацията, посветена на съня.

В един момент в „В търсене на изгубеното време“ на Марсел Пруст, разказвачът се разделя с навика да си вземе чай и „мадленска бисквитка“. В момента, в който вкуси „топлата течност, смесена с трохите“, той е победен от радост. Вкусът на чай и торта привлича спомените от младостта му, висцерална връзка с сутрешния ритуал, който споделя с леля си.

Както разказвачът на Пруст осъзна, нашите сетива са мощни ключове за паметта. Оказва се, че това е вярно в съня, както и след събуждане. Докато не можем да научим нова информация, докато изследваме, изследователите работят усилено върху процес, който управлява сетивата ни, за да помогне на зашеметяващия мозък да укрепи или изхвърли това, което вече е взето. Техниката, наречена Целенасочена реактивация на паметта (TMR) използва шумове и миризми за усилване на процесите на укрепване на паметта, които се случват по време на сън. И ако се окаже толкова ефективно, колкото вярват учените, може да сме в състояние да го използваме, за да повишим способността си да усвояваме новото учене, да разхлабим хватката на травматичните спомени или дори да променим начина, по който хората мислят.

„Потенциалните приложения са огромни“, казва Сюзан Дикелман, изследовател в Тюбингенския университет в Германия, която проучва TMR от няколко години.

Накратко, това може да ни позволи да изследваме и да контролираме връзките между съня и паметта. “Паметта е важна за идентичността и качеството на живот, така че ако TMR може да помогне на паметта, тя може да помогне по-широко”, казва Джеймс Антони, водещ невролог в Принстънския университет. - Защото по много начини това, което правим, е да се опитва да събере спомени.

КАК СЛЪНЦЕ ОДОБРЯВА НАШИТЕ СПОМЕНИ

Всеки ден сме бомбардирани с информация - реклами, разговори, туитове, снимки, пейзажи, слаби. Докато се подхлъзваме под покритията, натрупахме низ от крехки, новооткрити спомени, които са изградени от връзки между неврони. Много от тези спомени, като това, което ядем за обяд всеки ден, избледняват с времето. Други са укрепени и превърнати в дългосрочни спомени. Този процес, наречен консолидация на паметта, изглежда се появява главно по време на сън с бавни вълни. Основният процес се нарича неврално преиграване. Изучаването на нов факт или лице (наречено кодиране на паметта) съответства на различен модел на невронна стрелба. По-късно, по време на сън, нашите спящи мозъци възпроизвеждат същия модел на невронна стрелба от по-рано. Това е автоматична игра на учене и повторение, която, според теорията, помага за имплантирането на спомените здраво в мозъка.

„Все едно мозъкът ви практикува и репетира тези спомени, казва Пени Люис, невролог и учен от съня в Университета на Кардиф в Уелс, чиято работа се фокусира върху консолидацията на съня и паметта.

За всяка памет моделът изглежда малко по-различен. Но тези мрежи се припокриват. "Всяко знание, което имате, е свързано с други неща", добавя Антони. Така че, когато нашият спящ мозък повтори спомените си, той не само ги укрепва - той вгражда нова информация, която сте намерили в съществуващите мрежи от знания. Спомнете си, например, последното ви пътуване до плажа. Може да си спомните за вълните, които се разбиват по брега, пясъка срещу пръстите на краката, емоциите, подбудени от вашите спътници. Тези фрагменти се съхраняват в различни части на мозъка. "Вероятно, когато една памет се повтори по този начин, това е пълно мултисензорно преживяване", казва Луис.

С TMR може да успеем да оформим тези процеси, като използваме аромати или шумове (първоначално изпитани, когато сме будни и изучаваме нова информация), за да предизвикаме повторения. Правилните аромати или звуци могат да засилят процеса на консолидация на паметта, като помагат за засилване или дори за промяна на спомени.

ИСТОРИЯ НА ПМР

Учените най-напред разбраха, че сензорните сигнали могат да повлияят на паметта по време на сън през 80-те години, когато видяха по-голямо активиране на паметта при плъхове, които бяха шокирани два пъти - по време на учебна задача и след това отново по време на сън. След това, през 1990 г., един екип в Канада сдвоява звук с тиктакане с логическа задача. "Идеята беше да" напомним "обекта на" работа "за консолидиране на паметта на нашата малка задача", въпреки че вероятно са имали по-важни спомени, които трябваше да бъдат консолидирани, спомня си Карлайл Смит, един от водещите изследователи в света и директор на университетските лаборатории за изследване на съня на Трент в Онтарио.

Смит искаше да събере доказателства, че консолидацията на паметта се е случила в съня, за което много учени се съмняваха по онова време. Той се сблъскваше с нещо, но работата му беше пренебрегвана, защото предшестваше пробивните открития за повторенията, които стоят в основата на съвременното разбиране на съня и паметта на учените.

През 2007 г. Björn Rasch, биопсихолог и колега на Diekelmann в Университета на Фрибург в Швейцария, съживи TMR, използвайки версия на концентрацията на играта с памет. Докато хората се научиха да свързват снимки на карти с определени места на компютърен екран, учените напълниха аромата на рози. Тази миризма, изплувала на заден план, се свързваше в умовете на хората с онова, което учеха. Тези, които бяха отново изложени на аромата по време на сън, имаха предимство при припомнянето на поставянето на картите.

Заинтригуван, екипът продължи да проучва техниката, която откриха, че може да направи спомените по-стабилни и да го направи по-бързо, отколкото биха били. Различни други аромати, открили те, са работили еднакво добре, за да запомнят спомените. Но те все още не са сигурни колко информация може да бъде прикачена към един мирис, или ако някаква миризма може да загуби силата си за задействане на паметта с течение на времето.

Когато някои звуци бяха представени отново по време на бавен вълнен сън, участниците помнеха местата на свързаните изображения по-точно.

Не много дълго учените откриха, че звукът също е ефективен спусък. В един експеримент, участниците бяха помолени да запомнят координатите на изображението, като котка или котел, които бяха сдвоени със съответен звук, като мяу или свирка. Когато някои звуци бяха представени отново по време на бавен вълнен сън, участниците помнеха местата на свързаните изображения по-точно.

ВЪЗМОЖНОСТИТЕ НА TMR

Въпреки че TMR е в начален стадий, изследователите вече са забелязали голям напредък в това, което могат да направят. А сега потенциалът изглежда безграничен.

Изглежда, че TMR повишава моторните умения, както и изричните спомени. Антоний и колегите му организираха експеримент с игра, наподобяваща "Guitar Hero". Участниците научиха две различни мелодии, една от които беше излъчена по време на сън. Впоследствие те успяха да възпроизведат по-точно мелодията на съня, отколкото другата.

Можем да използваме TMR и за да сменим спомените. Наскоро Дикелман и кохортата й съобщиха, че TMR помага на мъжете да открият скрити модели, превръщайки интуицията си в разбиране (жените не получават толкова значителен тласък, но повечето изследвания на TMR не показват разлика между половете).

Когато Пени Люис от Университета в Кардиф извади „мелодии, които хората са изтръгнали по-рано, хората станаха едновременно по-бързи и по-добри в изказването на мелодията в писмен вид.

Когато батерията и компанията поискаха от хората да разкодират думи, сглобени в съответствие с граматичната система, TMR им помогна да интуитират правилата на системата. "Това са доста малки ефекти", казва Батеринк. "Не е като два пъти по-добри."

Но все пак това е вдъхновяващо. Учените дори изследват дали TMR може да повлияе на това как се консолидират емоционалните спомени. Люис, например, се вкопчва в това, дали или не предизвиква разстройване на спомените по време на сън, може да ги направи по-малко притеснителни.

"Имаме някои много хубави данни, които предполагат, че може", казва тя.

Луис и нейните колеги представят на хората смущаващи снимки (като автомобилни катастрофи), съчетани със звук. След сън, хората изглежда намират тези образи по-малко притеснителни, ако са били реактивирани с помощта на TMR. Едно от обясненията за това явление може да бъде в невротрансмитер, наречен норадреналин, който значително намалява по време на REM съня. Той помага да се контролират физиологичните реакции на страха от нашето тяло, като например увеличаване на сърдечната честота, изпотяване или разширяване на зеницата.

Люис се вкопчва в това, дали или не предизвиква разстройване на спомените по време на сън, може да ги направи по-малко притеснителни. "Имаме някои много хубави данни, които предполагат, че може", казва тя.

"Идеята е, че ако преиграете тези спомени по това време, всъщност не можете да имате емоционалната реакция", казва Луис. "Така че повторното му възпроизвеждане без физиологичния отговор може да помогне на хората да отделят паметта от емоцията."

Не е трудно да си представим TMR като лечение за травматични разстройства, включително PTSD. Това е дразнеща перспектива, но засега, дори в ранните съдебни процеси, включващи онези, които притежават спомени, е твърде рано да се правят заключения, казва той.

"Нуждаем се от добра база данни, преди да можем да я прехвърлим на пациенти, защото не е съвсем ясно какво ще стане това", казва Раш. - Това всъщност ли помага на хората да активират тази травматична памет по време на сън, или влошава нещата?

Rasch и колегите му също проучват как TMR може да улесни изучаването на речника на чуждия език.

И макар че TMR изглежда най-полезна за подобряване на спомените, които все още се консолидират, може да се окаже полезно, за да помогне на пациентите на Алцхаймер да си спомнят пътя към дома или да разпознаят членовете на семейството. Физиотерапевтите биха могли също така да се възползват от TMR, за да помогнат на хората да възстановят двигателните умения след инсулт или нараняване.

Също така е в рамките на възможността TMR дори да повлияе на начина, по който хората мислят. Кажете, че сте на парти, и забележете колегата си в стаята. Вие махате; те не отговарят. Вие сами трябва да преценявате дали не ви дразнят или просто не ви виждат. През цялото време се сблъскваме с подобно двусмислени ситуации. Някои хора, като например тези с тревожност или депресия, са по-склонни да поставят отрицателен скок върху тях.

Проблемът с TMR

Въпреки арсенала от приложения за TMR, влиянието му върху паметта е коварен, и не е ясно колко дълго ще останат ефектите. Трябва да се изработят и други изкривявания.

Например, как отделните повторения се появяват в човешкия мозък?

"Дори не знаем как изглежда сигналът", казва Антони. Той и неговите колеги използват TMR, за да илюстрират повторението на паметта при хората, като измерват реактивирането на предмети, които са били разглеждани преди, с електроенцефалография (EEG).

"Миризмата е много мощен спусък, защото е пряко свързан с този мозъчен регион, който е свързан с паметта, докато звуците … трябва първо да спрат на релейната станция."

Звукът и миризмата са успешно използвани като знаци в експериментите с TMR и всеки домейн има своите предимства. Миризмата, за начало, не е непозната в света на науката за съня. Има някои доказателства, че билките като лавандулата могат да ни помогнат да се отпуснем и да се отдалечим, и че миризмата може да повлияе на емоционалното съдържание на сънищата на човека.

Всъщност обонятелната система на мозъка е тясно свързана с хипокампуса и свързаните с емоции области като амигдалата. Миризмите обикновено не ни събуждат; обработват се по време на сън, без да го нарушават.

Същото не е вярно за звуците, които се пренасят през таламуса."Миризмата е много мощен спусък, защото е пряко свързан с този мозъчен регион, който е свързан с паметта, докато звуците … трябва да спрат първо на релейната станция", казва Перейра.

Точно калибрирането на звуци за TMR също е трудно. Шумовете лесно могат да нарушат спящите. И все пак, "ако ги играете твърде тихо, не сте напълно сигурни, че са регистрирани", казва Батеринк. "Така че може да е малко деликатен баланс между получаване на обема точно на индивидуална основа."

От друга страна, звукът е по-успешен при представяне на моторните умения, отколкото миризмата; участъците на мозъка, участващи в слуховата обработка, са силно свързани с двигателните области, казва Дикелман.

В сравнение с миризмите, звуците са по-лесни за контрол вкъщи, което означава, че учените могат да създадат почти неограничена библиотека от тях. "Ако искахме 60 различни миризми, които са наистина отличителни един от друг, това би било много по-трудно да се уреди", казва Люис.

Един мирис е тъп инструмент, който действа върху всички спомени (научени по време на експерименталните сесии на обучение) еднакво. Звуците позволяват по-специфичен, фин подход, който може да определи индивидуалните спомени.

Нещо повече, звуците могат да се възпроизвеждат и обработват по-бързо от миризмите. Един мирис е тъп инструмент, който действа върху всички спомени (научени по време на експерименталните сесии на обучение) еднакво. Звуците позволяват по-специфичен, фин подход, който може да определи индивидуалните спомени.

Като се изключи, ако TMR може да излезе от лабораторията, други практически съображения остават на свобода. За домашна употреба учените ще трябва да разработят приспособление, което да идентифицира етапа на съня на човека, а след това да достави реплика в точното време. Хората стават привикнали към звука, по съавтор на Ребека Спенсър, от Университета на Масачузетс Амхерст.

Смит, който смята, че TMR се използва за учене или спорт, казва: "Идеята очаква някакво много просто устройство или приложение, което може да прави тези неща, въпреки че мисля, че е напълно възможно."

Раш и неговите колеги работят върху разработването на такова устройство, което ще записва съня на човека и след това автоматично представя думи в точното време и в правилния обем. Той очаква да има доказателство за принципа за една-две години, в който момент ще намери сътрудници, които да помогнат при проектирането на притурката.

- Това вероятно щеше да включва електроди или някакво устройство за записване на мозъка… много по-лесно, отколкото в лабораторията за сън - казва той.

Тъмната страна на съобщението с памет

Месингът с паметта е опасен бизнес и всяка технология, независимо колко добре е предназначена, може да се използва за престъпни средства. Когато дойде времето за излизане на TMR от лабораторията, потенциално зловещите употреби трябва да бъдат разпознати.

Едно от най-големите притеснения идва от факта, че TMR може да повлияе на начина, по който хората мислят. Изследването на Раш за това как тя може да измести предразсъдъците на тълкуването (как възприемаме някой да действа към нас) е само началото.

"Можете да използвате TMR за добро, за да помогнете на хората да намалят пристрастието си, но можете също така лесно да … да се опитате да убедите хората, че тези идеи са по-добри, или тези хора са по-добри"

Антоний е предпазлив да екстраполира от тази работа. "Това е обещаващо, но няма пряка връзка, която да показва, че това ще лекува расизма", казва той.

"Можете да използвате TMR за добро, за да помогнете на хората да намалят пристрастието си, но също така лесно можете … да се опитате да убедите хората, че тези идеи са по-добри, или тези хора са по-добри", казва Pereira, която е съавтор на документ, преглеждащ обещанието и подводни камъни в изследванията на TMR.

Измиването на мозъка с TMR е малко вероятно, според изследователите. Но има и други притеснения: Представете си, че сте в хотелска стая и докато спите, някой се втупва в аромата на особено масления кроасан. Тъй като на следващата сутрин тръгнете надолу към бара за закуска, ще видите продаваното несъвършено тесто. Под всеки продукт или дори идея на мястото на кроасани и вие получавате идеята.

"Мисля, че основният проблем е … ако не сте информирани за това какво се играе, когато спите," казва Rasch.

Ако най-честото въплъщение на TMR е инструмент за стимулиране на ученето, рискът от злонамерени приложения, за Antony, вероятно е нисък. По-важната загриженост, казва той, е да се гарантира, че хората знаят относителните разходи и ползи.

"Все още не разбираме как точно работи това," казва Перейра. "Не знаете какво ще се случи и затова не трябва просто да се опитвате сами да го правите у дома си."

Появиха се няколко отрицателни последствия от експериментите с TMR. В експеримента на Луис, например, хората, които са получили TMR, са се справили по-зле от други при изпълнението или дешифрирането на втората, непроменена последователност. Това показва, че повторенията на паметта могат да бъдат ограничен ресурс в мозъка.

"Ако докажете, че това е безопасна и ефективна техника за повишаване на познанието, тогава как ще решите кой ще има достъп до нея и защо?"

Много експерименти предполагат компромис, където реактивирането и по този начин увеличаването на една памет идва с цената на циментирането на друга. Ако TMR доведе до печалба с нулева сума, потребителите може да не успеят да засилят спомените, върху които не се фокусират. Учениците биха могли, да речем, да закълнат испанския речник за сметка на уравненията, които са научили в Trig.

Друга грижа е, че потребителите на TMR могат случайно да създадат фалшиви спомени. Това вече се случва, когато прехвърляме спомените към дългосрочно съхранение; реактивирането запазва или обобщава същността на едно преживяване, но отделни детайли могат да се разпаднат. Възможно е TMR да стимулира този процес.

И както с други потенциални инструменти за повишаване на когнитивната функция, учените имат причина да бъдат предпазливи. "Ние правим нещо с мозъка в състояние, в което съзнателният контрол е ограничен", казва Раш. „Трябва да помислим за това.

Тъй като ние все още не знаем със сигурност дали TMR има някакви дългосрочни последици за здравето, Rasch казва, че няма да го препоръча още в по-голям мащаб, или при хора с състояния като PTSD. Но за опростена, индивидуална употреба, като например изучаването на лексика, той казва, че вероятно няма голяма опасност.

В началото TMR може да бъде скъпо и да предостави още повече предимство на хората с пари за изгаряне.

"Ако докажете, че това е безопасна и ефективна техника за повишаване на познанието", казва Перейра. - Тогава как решаваш кой получава достъп до нея и защо?

БЪДЕЩЕТО НА ПАМЕТТА

Преди дори въпросът за достъпа и намерението да се обсъди, все още трябва да бъдат завършени години на научни изследвания, преди учените да започнат да участват в подсъзнанието, за да извличат, подобряват или променят спомените. И за изследователите, бъдещото представяне на TMR е в крайна сметка надеждно, дори ако е заплетено с повече от малко трепет.

Представете си този сценарий: Двадесет години след това се случва ужасно събитие, за което присъствате. Може би това се е случило на път за вкъщи една вечер или докато пътувахте. Какъвто и да е случаят, той ви разтърси дълбоко и се озовавате в преследван от ужасяващи спомени. Можете да се включите в стандартна терапия за разговори, но също така можете да изберете да си запишете среща с по-специализиран лекар.

По време на сесията лекарят ще изиграе бърз тон или ще разсее аромата. Този звук или аромат се появява отново, когато се наслаждавате на обикновен нощен сън в кабинета му, като задействате и обновявате паметта, докато сънувате. Ще се събудите, свободни от нечестивите спомени, сякаш това не е нищо повече от къртица, която трябва да бъде излъскана. На сутринта ще подпишете няколко статии, разклатете ръката на лекаря.

Това, което може да е белязало и оформя мозъка, е премахнато. Дори не е спомен за спомен - просто го няма. Вие сте свободни да вървите напред, безпрепятствено, в бъдещето.