Relateret indhold
- Zebra Finches Dream a Little Dream of Melody
Min mor er et af fem børn, så hun har masser af historier om hende og hendes søskendes dårlige oplevelser. En af mine favoritter drejer sig om min 'underlige' onkel Dorsey og hans tidlige videnskabelige bestræbelser. Da min mor var omkring otte år gammel, gled hendes ældre bror en båndafspiller under hendes seng hver aften for stille at spille en læsning af digtet 'The Raven' (1845) af Edgar Allan Poe. Nat efter nat spillede han båndet og forsøgte at teste, om hun spontant ville recitere digtet fra al sin eksponering. Den måde, hun fortæller det på, vågnede hun hver gang optagelsen begyndte at spille. Selvfølgelig kan hun stadig recitere de første par linjer, men kun fordi hun blev vakt af digtet nat efter nat.
Min onkel lykkedes aldrig at få min mor til at 'sove lære', men det viser sig, at nogle af hans ideer måske ikke var blevet så vildledt. Mens søvnindlæring, også kaldet hypnopaedia, er blevet debunkert, opdager neurovidenskabsmænd i mit laboratorium og andre nu måder at bruge stimuli som lyd signaler under søvn for at styrke minder.
Tidlige forskere begik den samme fejl som onkel Dorsey og troede, at vi kunne lære nyt materiale under søvn ved osmose, à la Aldous Huxleys Brave New World (1932). Ligesom i den dystopiske roman var eksperimenter med denne søvnlæring ofte baseret på den falske forudsætning, at søvn er som en hypnotisk tilstand. I 1920'erne troede nogle forskere, at de kunne lære deltagerne helt ny information ved at afspille lydoptagelser, mens de sov, og opfinderne begyndte at sælge enheder baseret på ideen. Det var ikke meget forskelligt fra episoden 'Big Cheese' (1996) af Dexter's Laboratory, hvor tegneserie-drengens geni bruger en massiv gadget for at prøve at lære sig fransk, mens han sover: det virkede ikke.
Det var først i 1950'erne, at forskere opdagede, at de spøgte virkninger af hypnopaedia faktisk ikke var på grund af søvn overhovedet. I stedet for var disse kontroverser faktisk at vække folk. Debunkerne kunne fortælle ved hjælp af en relativt etableret teknik kaldet elektroencefalografi (EEG), der registrerer hjernens elektriske signaler gennem elektroder placeret i hovedbunden. Ved hjælp af EEG på deres deltagere kunne forskere fortælle, at søvneleverne faktisk var vågne (noget vi stadig gør i forskning i dag), og alt dette endte forskningen på søvn som et kognitivt værktøj. 50 år senere ved vi nu, at det er muligt at ændre hukommelse under søvn, bare på en anden måde end tidligere forventet.
I 2007 rapporterede neurovidenskabsmand Björn Rasch ved Lübeck University og kolleger, at lugte, der var forbundet med tidligere indlært materiale, kunne bruges til at stille den sovende hjerne ihjel. Undersøgelsesforfatterne havde lært deltagerne placeringen af genstande på et gitter, ligesom i spilkoncentrationen, og udsat dem for lugten af roser, mens de gjorde det. Derefter sov deltagerne i laboratoriet, og eksperimenterne ventede, indtil det dybeste trin i søvn (langsom bølgesøvn) for igen at udsætte dem for lugten. Da de var vågne, var deltagerne markant bedre til at huske, hvor objekterne var placeret. Dette fungerede kun, hvis de var blevet udsat for rosen lugt under læring og havde lugtede den under langsom bølgesøvn. Hvis de kun blev udsat for lugt, mens de var vågne eller under REM-søvn, virkede køen ikke.
Det virkede næsten for godt til at være sandt. Kunne vi virkelig 'tagge' minder under læring med en lugt og derefter overtale vores hjerne til at øve det under søvn? Flere undersøgelser siden det oprindelige papir bekræftede fundet, og der var endda nye variationer som at bruge lyd signaler i stedet for lugt.
På det kognitive neurovidenskabelige Paller-lab ved Northwestern University, hvor jeg arbejder, er der blevet udgivet flere artikler, der viser, at neurovidenskabsmænd kan knytte en enkelt lyd til et enkelt objekt og genaktivere det individuelt. For eksempel kunne du spille Koncentration og lære, at katten er i nederste venstre hjørne, og tekanden er i øverste højre hjørne. Når du lærer katten, hører du en myow, og når du lærer kedlen, hører du en fløjte. Hvis vi kun under en langsom bølgesøvn kun skulle spille en af disse lyde som f. Eks. Myow, ville du faktisk huske kattens placering endnu bedre end kedlen. Husk, at begge disse ting oprindeligt blev lært lige så godt, hvilket viser, at søvn-køen fortrinsvis hjalp katten. Denne evne til at vælge specifikke hukommelser til genaktivering kaldes målrettet hukommelsesreaktivering (TMR).
Vi kalder det TMR, fordi vi tror, at det at afspille en lydkue som denne genaktiverer hukommelsen ved at lære objektets placering fra den forrige opgave. Mit laboratorium mener, at denne gentagelse af hukommelsen gør det muligt for hjernen at styrke sin hukommelsesrepræsentation og dermed føre til bedre genkald. Arbejdet med rotter fandt hjerneforskerne Daniel Bendor og Matthew Wilson fra Massachusetts Institute of Technology nøjagtigt denne forventede gentagelse, da de administrerede lyd signaler relateret til tidligere læring.
Neurovidenskabsfolk begynder nu at sætte TMR i gang. En nylig undersøgelse fra min gruppe fungerede meget som videospilet Guitar Hero, hvor spilleren spiller midt på scenen som musiker. James Antony, nu postdoc ved Princeton University, men en studerende på det tidspunkt, fik deltagere til at lære to musikalske sekvenser på et tastatur. Sange var sammensat af fire toner, der optrådte som faldende cirkler, ligesom det egentlige spil. Efter at have lært begge sange lige så godt, tog deltagerne en lur, og Antony bød dem med en af sangene. Da de blev testet igen efter søvn, var deltagerne bedre til den søvn-cued sang end den uncued. Tænk på, hvor hurtigt du kunne lære et nyt musikinstrument eller en sang, bare ved at minde din sovende hjerne om tidligere læring!
Selvom nogle translationelle undersøgelser er begyndt at dukke op, kender vi stadig ikke grænserne for TMR eller søvn-cueing generelt. I et papir fra 2017 fandt postdoktorisk forsker Laura Batterink fra mit laboratorium og kolleger, at TMR-køning i kombination med REM-søvn førte til bedre tilbagekaldelse af ord, der blev cued i løbet af en eftermiddagslap. Denne undersøgelse ser ud til at pege på REM-søvn som en fordelagtig tilstand, når cued-hukommelser integreres i eksisterende eksisterende hukommelsesnetværk.
Udestående spørgsmål, som vi endnu ikke har behandlet, inkluderer: fungerer dette til indlæring i fremmedsprog (dvs. grammatikundervisning) eller bare at lære fremmed ordforråd? Kan det bruges til at hjælpe med at opretholde hukommelsespræstation i en aldrende befolkning? Betyder det at genaktivere nogle minder, at andre udtørres endnu hurtigere?
Jeg er personligt interesseret i, hvordan disse genaktiverede minder kan ændre sig på grund af disse signaler. Mine nuværende projekter er rettet mod at undersøge, om køning får hele hukommelsen til at bevare detaljerne, eller om disse signaler muligvis konsoliderer hukommelsens 'kern' og mister udvendige detaljer. Alternativt kan TMR hjælpe med at øge alle aspekter af hukommelseskonsolidering og kun vise kognitive omkostninger for ikke-udstuede genstande.
Vi har nogle lyster, og nye projekter til at tackle disse spørgsmål dukker op hele tiden. Men vi er stadig på grænsen til at forstå den sovende hjerne. For en aktivitet, vi udfører i cirka en tredjedel af vores liv, er der flere spørgsmål end svar. Måske var underlige onkel Dorsey og hans Poe-bånd faktisk bevidst om fremtiden for søvnforskning. 
