有针对性的记忆重新激活会让你在睡觉时变得更聪明

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Anonim

Kate Baggaley的这个故事最初出现在Van Winkles,这是一本致力于睡眠的出版物。

在马塞尔·普鲁斯特(Marcel Proust)的“寻找失落的时光”中,有一段时间,叙述者打破了喝茶和马德琳饼干的习惯。在他尝到“温暖的液体与面包屑混合”的那一刻,他很高兴地克服了。茶和蛋糕的味道唤起了他年轻时的回忆,这是他与姨妈分享的早晨仪式的内在联系。

正如普鲁斯特的叙述者所认识到的,我们的感官是记忆的有力钥匙。事实证明,这在睡眠中就像在醒来时一样。虽然我们在打瞌睡的时候实际上无法学习新的信息,但研究人员正在努力研究一个过程,这个过程可以帮助打瞌睡的大脑加强或者摒弃它已经被吸收的东西。这种技术称为靶向记忆重新激活(TMR) ,使用噪音和气味来放大睡眠期间发生的记忆强化过程。如果它被证明像科学家所认为的那样有效,我们也许能够利用它来增强我们吸收新学习的能力,放松创伤记忆的控制,甚至改变人们的思维方式。

“潜在的应用是巨大的,”德国蒂宾根大学的研究员Susanne Diekelmann说,他已经探索TMR多年了。

简而言之,它可以让我们探索和控制睡眠与记忆之间的联系。普林斯顿大学顶级神经科学家詹姆斯安东尼说:“记忆对于身份和质量生活很重要,因此如果TMR可以帮助记忆,那么它可能会有更广泛的帮助。” “因为在很多方面我们正在做的是……试图收集记忆。”

如何冷静我们的记忆

每天我们都被信息轰炸 - 广告,对话,推文,快照,风景,Slacks。当我们在封面下滑动时,我们已经积累了一串脆弱的,新生的记忆,这些记忆是由神经元之间的连接构建的。许多这些记忆,就像我们每天午餐时所吃的那样,随着时间的推移逐渐消失。其他人得到加强并转化为长期记忆。这个过程称为记忆合并,似乎主要发生在慢波睡眠期间。基础过程称为神经重放。学习新事实或面部(称为记忆编码)对应于​​神经发射的独特模式。后来,在睡眠期间,我们沉睡的大脑重演了早先的神经发射模式。这是一种学习和重复的自动游戏,理论上讲,这有助于将记忆牢牢植入大脑。

“这就像你的大脑正在练习和排练这些记忆一样,威尔士卡迪夫大学的神经科学家和睡眠科学家Penny Lewis说,他的工作重点是睡眠和记忆巩固。

对于每个内存,模式看起来有点不同。但这些网络重叠。 “你拥有的每一条知识都与其他事物有关,”安东尼补充道。因此,当我们沉睡的大脑重现记忆时,它不仅会强化它们 - 它会将您已经获取的新信息嵌入到现有的知识网络中。回想一下,例如,你最后一次去海滩。你可能还记得沿着岸边的海浪,沙子对着你的脚趾的沙粒,你的同伴激起的情绪。这些片段存储在大脑的不同部分。 “当记忆以这种方式重放时,很可能是一种完整的多感官体验,”刘易斯说。

使用TMR,我们可以通过使用气味或噪音来塑造这些过程(最初在我们清醒时学习并学习新信息)来激发重放。正确的气味或声音可以促进记忆巩固的过程,有助于加强 - 甚至改变 - 记忆。

TMR的历史

科学家们首先得出的结论是,感觉线索在20世纪80年代睡眠期间可能会影响记忆力,因为他们看到两次受到惊吓的老鼠更多的记忆激活 - 在学习任务期间,然后再在睡眠期间。然后,在1990年,加拿大的一个团队将滴答作响的时钟声音与逻辑任务配对。 “我们的想法是'提醒'主题'巩固对我们小任务的记忆',”即使他们可能有更重要的记忆需要巩固,康莱德史密斯回忆说,他是世界领先的睡眠研究人员之一。安大略省特伦特大学睡眠研究实验室主任。

史密斯希望收集有关记忆巩固发生在睡眠中的证据,许多科学家当时都对此表示怀疑。他做了一些事情,但他的工作大多被忽略了,因为它先于关于科学家目前对睡眠和记忆理解的重播的突破性发现。

2007年,瑞士弗里堡大学Diekelmann的生物心理学家和同事BjörnRasch使用记忆游戏浓度版恢复了TMR。当人们学会将卡片的图片与计算机屏幕上的某些位置联系起来时,科学家们却充满了玫瑰的香味。这种气味飘荡在背景中,在人们的思想中与他们所学的东西联系在一起。那些在睡眠期间重新暴露于香气中的人在回忆卡片放置方面具有优势。

有趣的是,该团队继续探索这项技术,他们发现这种技术可以使记忆更加稳定,并且比其他情况更快。他们发现,其他各种香味同样能很好地提示记忆。但他们还不确定有多少信息可以固定在一种气味上,或者气味可能会随着时间的推移而失去记忆触发能力。

当在慢波睡眠期间再次呈现某些声音时,受试者更准确地记住相关图像的位置。

不久之后,科学家们发现声音也是一种有效的触发器。在一个实验中,要求受试者记住已经与相关声音(例如喵喵声或哨声声)配对的图像(例如猫或水壶)的网格坐标。当在慢波睡眠期间再次呈现某些声音时,受试者更准确地记住相关图像的位置。

TMR的能力

尽管TMR处于起步阶段,但研究人员已经看到了它可以做些什么的巨大进步。而现在的潜力似乎无穷无尽。

TMR似乎可以提高运动技能以及明确的记忆。 Antony和他的同事们使用类似“吉他英雄”的游戏进行了一项实验。参与者学习了两种不同的旋律,其中一种是在睡眠时提示的。随后,他们能够比另一个更准确地播放睡眠旋律。

我们也许可以使用TMR来改变记忆。最近,Diekelmann和她的同伙报告称TMR帮助男性找出隐藏的模式,将他们的直觉转化为理解(女性没有得到显着提升,但大多数TMR研究显示不同性别之间没有差异)。

当卡迪夫大学的佩妮·刘易斯(Penny Lewis)提出“人们早先发现的旋律”时,人们变得更加快速,更善于在写作中表达出来。

当Batterink和公司要求人们解读根据一个伪造的语法系统组装的单词时,TMR似乎帮助他们直觉了解系统的规则。 “这些都是非常小的影响,”巴特林克说。 “这不像是他们的两倍好。”

但是,它仍然鼓舞人心。科学家们甚至在研究TMR是否能够影响情绪记忆的巩固。例如,刘易斯正在研究在睡眠期间触发令人不安的记忆能否让他们不那么痛苦。

“我们有一些非常好的数据表明它可以,”她说。

刘易斯和她的同事向人们展示令人不安的照片(如车祸)和声音提示。睡眠后,如果使用TMR重新激活这些图像,人们似乎发现这些图像不那么麻烦。这种现象的一种解释可能在于一种名为去甲肾上腺素的神经递质,它在REM睡眠期间大大减少。它有助于控制我们身体的生理恐惧反应,如心率增加,出汗或瞳孔扩张。

刘易斯正在深入研究是否在睡眠期间触发令人不安的记忆可以减少他们的痛苦。 “我们有一些非常好的数据表明它可以,”她说。

“这个想法是,如果你当时重播这些记忆,你实际上不能有情绪反应,”刘易斯说。 “因此,在没有生理反应的情况下重播它可能有助于人们将记忆与情绪分离。”

不难想象TMR可以治疗包括创伤后应激障碍在内的创伤障碍。他说,这是一个诱人的前景,但就目前而言,即使在涉及那些令人不安的记忆的早期试验中,现在得出任何结论还为时过早。

“我们需要一个好的数据库,然后才能将其传递给患者,因为目前尚不清楚它会做什么,”Rasch说。 “这实际上是否有助于人们在睡眠期间重新激活这种创伤记忆,还是会让事情变得更糟?”

Rasch和他的同事们也在研究TMR如何促进学习外语词汇。

虽然TMR似乎最有助于增强仍在巩固的记忆,但它可能有助于帮助阿尔茨海默病患者记住回家的路或认识家人。物理治疗师还可以利用TMR帮助人们在中风或受伤后恢复运动技能。

它也完全在TMR可能影响人们思考方式的范围内。假设你正在参加派对,并在整个房间内发现你的同事。你挥手;他们没有回应。你必须自己判断他们是在冷落你还是只是没有看到你。我们一直遇到类似模糊的情况。有些人,例如焦虑或抑郁的人,更有可能对他们产生负面影响。

与TMR的麻烦

尽管有TMR的应用程序库,但它对内存的影响是微妙的,并且不清楚效果持续多久。还有其他问题需要解决。

例如,个人重播如何出现在人类大脑中?

“我们甚至不知道信号是什么样的,”安东尼说。他和他的同事正在使用TMR通过测量他们的受试者使用脑电图(EEG)重新激活先前观看的图像来说明人们的记忆重放。

“气味是一个非常强大的触发因素,因为它直接连接到与记忆有关的大脑区域,而声音……必须首先停在中继站。”

声音和气味都已成功用作TMR实验中的线索,每个域都有自己的优势。对于初学者来说,气味在睡眠科学领域并不陌生。有一些证据表明,薰衣草等草药可以帮助我们放松和漂移,这种气味可以影响一个人梦想的情感内容。

事实上,大脑的嗅觉系统与海马和与情绪有关的区域如杏仁核密切相关。气味通常也不会唤醒我们;它们在睡眠期间进行处理而不会打扰它。

对于通过丘脑传播的声音也是如此。“气味是一个非常强大的触发因素,因为它直接连接到与记忆有关的大脑区域,而声音……必须首先停在中继站,”佩雷拉说。

精确校准TMR的声音也很棘手。噪音很容易打扰睡眠者。然而,“如果你太安静地玩它们,你就不能完全确定它们是否已被注册,”Batterink说。 “因此,在个人基础上获得音量之间可能会有一点微妙的平衡。”

另一方面,声音在提示运动技能表现方面比气味更成功; Diekelmann说,参与听觉处理的大脑区域与运动区域密切相关。

与气味相比,声音在家中也更容易控制,这意味着科学家可以召唤出几乎无限的库。 “如果我们想要60种不同气味,彼此真正相似,那就更难安排,”刘易斯说。

气味是一种钝器,可以平等地作用于所有记忆(在实验研究期间学习)。声音允许更精细,更精细的方法,可以精确定位个人记忆。

更重要的是,声音可以比气味更快地播放和处理。气味是一种钝器,可以平等地作用于所有记忆(在实验研究期间学习)。声音允许更精细,更精细的方法,可以精确定位个人记忆。

除此之外,如果TMR可以脱离实验室,其他实际考虑仍然存在。对于家庭使用,科学家们必须开发一种小工具来识别一个人的睡眠阶段,然后在适当的时间提供一个提示。根据马萨诸塞州阿默斯特大学的共同作者丽贝卡斯宾塞的说法,人们已经习惯了这种声音。

设想TMR被用于学习或体育运动的史密斯说:“这个想法等待某种非常简单的设备或应用可以做这些事情,尽管我认为这很有可能。”

Rasch和他的同事正致力于开发这样一种设备,它可以记录一个人的睡眠,然后在正确的时间和正确的音量下自动呈现单词。他希望在一两年内有原理证明,此时他会找到合作者来帮助设计这个小工具。

“这可能涉及电极或某种大脑记录设备……比睡眠实验室简单得多,”他说。

记忆中留下的黑暗面

弄乱记忆是危险的事情,每一项技术,无论多么好,都可以用于邪恶的手段。当TMR从实验室出现时,必须认识到潜在的险恶用途。

其中一个最大的问题来自于TMR可以影响人们的思考方式。而Rasch对如何改变解释偏见(我们如何看待某人对我们的行为)的研究只是一个开始。

“你可以使用TMR来帮助人们减少他们的偏见,但你也可以轻松……试着说服人们这些想法更好,或者这些人更好”

安东尼对这项工作的推断持谨慎态度。 “这很有希望,但没有直接的联系显示这将治愈种族主义,”他说。

“你可以使用TMR来帮助人们减少他们的偏见,但你也可以轻松……试图说服人们这些想法更好,或者这些人更好,”佩雷拉说,他曾合着一篇论文回顾了这一承诺, TMR研究的陷阱。

据研究人员称,TMR洗脑不太可能。但还有其他一些问题:想象一下,你在酒店房间,而在你睡觉的时候,有人会在一种特别黄油的羊角面包的香味中窜出来。当您第二天早上去早餐吧时,您会看到出售的片状糕点。任何产品或甚至想法代替羊角面包,你就会明白。

“我认为主要的问题是……如果你不知道睡觉时玩什么,”拉希说。

如果TMR的最常见化身是促进学习的工具,那么每个Antony的恶意应用程序风险可能很低。他说,更重要的问题是确保人们了解相对成本和收益。

“我们仍然不明白这是如何运作的,”佩雷拉说。 “你不知道会发生什么,所以你不应该只是在家里自己去尝试。”

出现了TMR实验的一些负面后果。例如,在刘易斯的旋律实验中,接受TMR的人在执行或破译第二个未提示的序列时比其他人差。这表明记忆重放可能是大脑内有限的资源。

“如果你证明这是一种增强认知的安全有效的技术,那么你如何决定谁能够获得认知?为什么?”

许多实验表明需要权衡,重新激活并因此增加一个记忆是以巩固另一个记忆为代价的。如果TMR确实导致零和增益,则用户可能无法加强他们没有聚焦的记忆。比如,学生们可能会牺牲他们在Trig学到的方程式来丰富西班牙语词汇量。

另一个问题是TMR用户可能会意外地创建错误的记忆。当我们将回忆转移到长期存储时,这已经发生了;重新激活可以保留或概括体验的要点,但单个细节可能会崩溃。 TMR可能会刺激这个过程。

而且,与其他提高认知功能的潜在工具一样,科学家们有理由保持谨慎。 “我们在有意识控制有限的状态下对大脑做些什么,”Rasch说。 “我们必须考虑那。

因为我们仍然不确定TMR是否有任何长期的健康后果,Rasch说他不会在更大范围内推荐它,或者在创伤后应激障碍等条件下推荐它。但对于简单的个人使用,例如词汇学习,他说可能没有太大的危险。

一开始,TMR可能很昂贵,并且给有钱的人带来更多优势。

“如果你证明这是一种增强认知的安全有效的技术,”佩雷拉说。 “那么你如何决定谁可以访问它以及为什么?”

记忆的未来

在对获取和意图问题进行辩论之前,在科学家开始探索潜意识以提取,增强或改变记忆之前,仍需要完成多年的研究。对于研究人员来说,未来的TMR呈现最终是有希望的,即使它带来了一点点的恐惧。

想象一下这种情况:从现在起二十年后,你出现了一个可怕的事件。也许它发生在你回家的路上或者你旅行的时候。无论如何,它深深震撼了你,你发现自己被可怕的记忆困扰着。您可以参加标准的谈话治疗,但您也可以选择与更专业的医生预约。

在您的会议期间,医生会发出快速的声调或弥漫一股香味。当你在办公室享受普通的夜晚睡眠时,这种声音或气味会再次出现,在你做梦的时候触发并重新记忆。你会醒来,摆脱邪恶的记忆,好像它只不过是一个需要激光的痣。早上,你会签一些文件摇动医生的手。

什么可能伤痕累累和塑造大脑已被删除。它甚至不是记忆的记忆 - 它只是消失了。你可以自由地前进,不受阻碍地进入未来。

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