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Wie der Schlaf uns hilft, uns gleichzeitig zu erinnern und zu vergessen

Können wir sowohl lernen als auch lernen, während wir schlafen? Eine neue Studie legt nahe, dass wir es können. Beide Prozesse treten in unterschiedlichen Schlafphasen auf, zeigt die Forschung.


Nach neuen Forschungen klären wir im Gehirn unerwünschte Erinnerungen aus und helfen uns dabei, neue zu schaffen.

Unser Gehirn hat die Fähigkeit, kreative Lösungen für Probleme zu finden, wenn wir am wenigsten darüber nachdenken, und manche denken, während wir uns ausruhen, neue Dinge lernen.

Die meiste wunderbare Arbeit, die unser Gehirn leistet, ist unsichtbar, und was unter der Haube vor sich geht, beschäftigt Neurowissenschaftler seit mindestens zwei Jahrhunderten.

Es ist eine bekannte Tatsache, dass Schlaf und Gedächtnis eng miteinander verbunden sind. Studien haben zum Beispiel gezeigt, dass die Neuroplastizität - dh die Fähigkeit des Gehirns, neue Verbindungen zwischen Neuronen zurückzuverfolgen und neue Wege zu beschreiten, die es ermöglichen, neue Informationen zu erlernen - stark vom Schlaf abhängig ist. Während des Schlafes entspannen sich unsere Synapsen und erhalten ihre Plastizität zurück.

Obwohl einige dieser Studien darauf hindeuten, dass unser Gehirn die Fähigkeit hat, im Schlaf zu lernen, zeigt die verfügbare wissenschaftliche Literatur gemischte Ergebnisse. Einige Studien konnten Beweise für diese Theorie vorlegen, andere nicht.

Aus diesem Grund untersuchte ein Team von Wissenschaftlern in Paris, Frankreich, ob das Lernen im Schlaf stattfindet oder nicht. Sie stellten die Hypothese auf, dass der Grund, warum verschiedene Studien zu unterschiedlichen Ergebnissen führten, darin bestand, dass sie unterschiedliche Schlafphasen mit jeweils unterschiedlichen Auswirkungen auf die Lernfähigkeit untersuchten.

Die Forscher - von der École Normale Supérieure (ENS) und der Pariser Descartes-Universität - wurden von Professor Sid Kouider, dem Leiter des Gehirn- und Bewusstseinslabors von ENS, geleitet. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Nature Communications.

Thomas Andrillon, Doktorand des Département d'Études Cognitives bei ENS, ist der erste und entsprechende Autor der Studie.

Studieren verschiedener Schlafphasen

Um ihre Hypothese zu testen, spielten Dr. Andrillon und ihr Team 28 Schlafenden Tonsequenzen im Schlaf. Während des Schlafes wurde ihre Gehirnaktivität mit Hilfe eines Elektroenzephalogramms (EEG) überwacht, das die elektrische Aktivität des Gehirns aufzeichnet.

Anhand der Messwerte des EEG untersuchten Dr. Andrillon und seine Kollegen drei Schlafphasen: Schnelle Augenbewegung (REM) Schlaf; leichter Nicht-REM-Schlaf (NREM); und tiefer NREM Schlaf.

Der REM-Schlaf macht etwa 25 Prozent eines jeden Schlafzyklus aus und tritt in der Regel zwischen 70 und 90 Minuten nach dem Einschlafen auf. Ebenso verfügt der NREM-Schlaf über mehrere Unterstufen. Aufgrund der unterschiedlichen Gehirnwellen, die mit diesen unterschiedlichen Schlafphasen verbunden sind, kann ein EEG erkennen, wann sich eine Person in einer bestimmten Schlafphase befindet.

Darüber hinaus kann ein EEG auch entscheiden, ob das Gehirn auf neue auditive Informationen oder auf bereits erlernte Informationen reagiert.

Die Forscher untersuchten die EEG-Daten. Sie baten die Teilnehmer nach dem Aufwachen, die Geräusche zu erkennen, die sie im Schlaf spielten, und das Team maß die Lernleistung in einer Reihe von Tests.

Schließlich spielten die Teilnehmer wiederholt dieselben Tonsequenzen ab, um zu sehen, wie leicht sie Informationen, die ihnen zuvor präsentiert wurden, erneut lernen konnten.

Einige Phasen helfen beim Lernen, andere hemmen es

Insgesamt zeigte die Studie signifikante Unterschiede zwischen den Schlafphasen. Als die Teilnehmer die Klangsequenzen im REM-Schlaf oder im leichten NREM-Schlaf hörten, konnten sie die Geräusche besser erkennen. Wenn sie dagegen im tiefen NREM-Schlaf den neuen Geräuschen ausgesetzt waren, fielen sie im Wachzustand bei den Erkennungstests deutlich schlechter aus.

Diese Befunde wurden durch EEG-Marker bestätigt. Und ganz überraschend zeigten die Experimente, dass das Gehirn während des tiefen NREM-Schlafes das Lernen nicht zu unterstützen scheint, sondern es auch unterdrückt.

Nach dem Aufwachen fiel es den Teilnehmern nicht nur schwer, die Geräusche zu erkennen, die im Schlaf gespielt wurden, sondern es fiel ihnen auch noch schwerer, sie (erneut) zu lernen, als ganz neue Geräusche. Die Rolle des tiefen NREM-Schlafs scheint daher das vorherige Lernen zu unterdrücken.

Sprechen mit Medizinische Nachrichten heute Zu den Ergebnissen sagte der erste Autor der Studie:

"Die größte Überraschung kam von der Fähigkeit des Gehirns, zu verlernen. So scheint es, dass wir während des Schlafes entweder neue Erinnerungen bilden, lernen oder das Gegenteil tun können: Erinnerungen unterdrücken und verlernen."

Die Ergebnisse sind bedeutsam, weil sie dazu beitragen, zwei zuvor voneinander abweichende Theorien in Einklang zu bringen. Eine Theorie, auf die die Autoren der Studie verwiesen haben, legt nahe, dass die Hauptfunktion des Schlafes im Gedächtnis die Konsolidierung neu gewonnener Informationen ist. Die andere Theorie sieht Schlaf als eine Möglichkeit, nutzlose Informationen zu verwerfen, die andernfalls die Leistungsfähigkeit unseres Gehirns stützen und überfordern würden.

Auf die Frage nach den möglichen Mechanismen, die die Ergebnisse erklären könnten, verwies Dr. Andrillon auf den Neuromodulator Acetylcholin als potenziellen Schlüsselakteur.

"Interessanterweise wurden die Erinnerungen, die sich während des leichten NREM-Schlafs bildeten, gelöscht, als sich die Schlafenden in einen tiefen NREM-Schlaf verwandelten. Wir interpretieren diese Umkehrung als eine Auswirkung auf die Gehirnchemie während des Schlafes", sagte er MNT.

"In der Tat ist der Schlaf durch große Änderungen in der Konzentration der Neuromodulatoren gekennzeichnet", fuhr er fort. "Insbesondere Acetylcholin ist sowohl im Wachzustand als auch im REM-Schlaf hoch, während es im tiefen NREM-Schlaf zu niedrig ist."

"Entscheidend ist, dass Acetylcholin die synaptische Plastizität modulieren kann. Unter hoher Konzentration führt die Aktivierung eines bestimmten Gedächtnisses zu einer Verstärkung (aufgrund einer Zunahme der Stärke der synaptischen Kontakte zwischen Neuronen). Bei niedriger Konzentration würde das Gegenteil eintreten", erklärte er Dr. Andrillon.

Darauf aufbauend könnte eine mögliche Richtung zukünftiger Forschung "auf die genauen Mechanismen des Lernens und Ablernens während des Schlafes abzielen ein Modell, in dem der Neuromodulator Acetylcholin eine zentrale Rolle bei der Bestimmung der Lern- oder Verlangsamung des Gehirns spielt".

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