Rolle von REM im Vergleich zu Nicht-REM-Schlaf beim Lernen

Neue Forschungsergebnisse bewerten, welches Schlafstadium für das Lernen am wichtigsten ist: REM oder Nicht-REM. In der neuen Studie untersuchten die Forscher zwei Mechanismen. Verbessert der Schlaf das Lernen, indem die Fähigkeiten verbessert werden, während Menschen schlafen, oder ergibt sich der Schlafvorteil aus der Stärkung dieser Fähigkeiten im Gehirn, sodass sie sie weniger wahrscheinlich vergessen?

Die Antwort laut der Studie der Brown University zum visuellen Lernen lautet „all das oben Genannte“.

"Schlaf ist gut für viele Prozesse in Körper und Geist, aber die Kontroverse war, wie gut Schlaf ist", sagte die entsprechende Autorin Yuka Sasaki, Professorin für kognitive, sprachliche und psychologische Wissenschaften (Forschung) bei Brown.

„Tragen Nicht-REM-Schlaf und REM-Schlaf unterschiedliche Beiträge bei, oder spielt das Schlafstadium keine Rolle? Wir glauben, wir haben eine Antwort, weil wir den Unterschied in den Rollen von Nicht-REM-Schlaf und REM-Schlaf beim visuellen Wahrnehmungslernen deutlich zeigen. “

In der Studie wurden junge Erwachsene darin geschult, einen Buchstaben und die Ausrichtung einer Reihe von Linien auf einem strukturierten Hintergrund in zwei verschiedenen Aufgaben zu identifizieren: eine vor dem Schlafengehen und eine nach dem Schlafengehen. Zwischen den beiden Aufgaben analysierten die Forscher die Gehirnwellen der Teilnehmer im Schlaf. Gleichzeitig haben sie auch die Konzentrationen von zwei verschiedenen Chemikalien in ihrem Gehirn gemessen: einem exzitatorischen Neurotransmitter namens Glutamat und einem inhibitorischen Neurotransmitter namens Gamma-Aminobuttersäure.

Unabhängig davon führten die Forscher dieselben Analysen an Personen durch, die nicht an den visuellen Lernaufgaben teilnahmen.

Durch Messung des Verhältnisses dieser beiden Chemikalien im Gehirn - das so genannte Gleichgewicht zwischen Anregung und Hemmung (E / I) - können Wissenschaftler Hinweise auf den Zustand eines bestimmten Gehirnbereichs gewinnen.

Manchmal, beispielsweise wenn ein Gehirnbereich ein hohes E / I-Gleichgewicht aufweist, bilden Neuronen aktiv neue Verbindungen, was bedeutet, dass der Gehirnbereich einen hohen Grad an Plastizität aufweist.

Wenn umgekehrt ein Gehirnbereich ein niedriges E / I-Gleichgewicht aufweist, soll er sich in einem Stabilisierungszustand befinden. Während der Stabilisierung werden weniger wichtige neuronale Verbindungen entfernt, wodurch die Effizienz und Ausfallsicherheit der verbleibenden Verbindungen erhöht wird. Sowohl Plastizität als auch Stabilisierung sind ein wesentlicher Bestandteil des Lernprozesses: Plastizität führt normalerweise zu Leistungssteigerungen, und die Stabilisierung verhindert, dass neues Lernen durch zukünftiges Lernen überschrieben oder beeinträchtigt wird.

Diese neue Studie, die in erscheint Naturneurowissenschaftenfanden heraus, dass Plastizität und Stabilisierung in verschiedenen Schlafphasen auftreten.

Während des Nicht-REM-Schlafes (NREM) zeigten die visuellen Bereiche des Gehirns der Teilnehmer ein E / I-Gleichgewicht, das auf eine erhöhte Plastizität hinweist. Das Muster wurde sogar bei Teilnehmern gefunden, die nicht an den visuellen Lernaufgaben teilgenommen haben, was bedeutet, dass es auch ohne Lernen auftritt.

Das REM-Stadium scheint jedoch notwendig zu sein, damit Menschen die Vorteile der erhöhten Plastizität nutzen können, die sie während des NREM-Schlafes aufweisen. Während des REM-Schlafes zeigten die chemischen Konzentrationen im Gehirn der Teilnehmer, dass sich ihre Sehbereiche stabilisierten.

Die Forscher stellten fest, dass dieser Prozess nur bei den Teilnehmern stattfand, die an den visuellen Lernaufgaben teilnahmen, was darauf hindeutet, dass die Stabilisierung im Schlaf im Gegensatz zur Plastizität nur bei Vorhandensein von Lernen erfolgt.

Teilnehmer, die nur NREM-Schlaf hatten, zeigten keine Leistungssteigerungen, wahrscheinlich weil die neue Aufgabe nach dem Schlafen das Lernen der Aufgabe vor dem Schlafen beeinträchtigte. Umgekehrt zeigten diejenigen, die sowohl NREM- als auch REM-Schlaf erhielten, signifikante Leistungssteigerungen sowohl für die Aufgabe vor als auch nach dem Schlaf.

"Ich hoffe, dies hilft den Menschen zu erkennen, dass sowohl Nicht-REM-Schlaf als auch REM-Schlaf für das Lernen wichtig sind", sagte Sasaki. „Wenn Menschen nachts schlafen, gibt es viele Schlafzyklen. Der REM-Schlaf tritt mindestens drei-, vier-, fünfmal auf, insbesondere im späteren Teil der Nacht. Wir möchten viel REM-Schlaf haben, damit wir uns besser erinnern können, damit wir unseren Schlaf nicht verkürzen. "

In Zukunft möchten Sasaki und ihre Kollegen sehen, ob ihre Ergebnisse auf andere Arten des Lernens übertragen werden können. Sie möchten diese Forschung auch mit ihren früheren Forschungen zum visuellen Wahrnehmungslernen und zur Belohnung kombinieren.

"Zuvor haben wir gezeigt, dass Belohnung das visuelle Lernen durch Schlaf verbessert. Daher möchten wir gerne verstehen, wie das funktioniert", sagte sie. "Es ist ehrgeizig, aber vielleicht könnten wir diese Forschung auf andere Arten des Lernens ausweiten, damit wir uns besser erinnern und besseres motorisches Lernen, bessere visuelle Fähigkeiten und bessere Kreativität entwickeln können."

Quelle: Brown University