Neue Studien zur Schlaf-Gedächtnis-Verbindung

Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass die großen Entwicklungsgewinne der frühen Kindheit häufig durch den Schlaf ausgelöst werden.

Das heißt, Säuglinge, die ein Nickerchen machen, können die gewonnenen Erkenntnisse besser auf neue Fähigkeiten anwenden, während Kinder im Vorschulalter das erlernte Wissen nach dem Nickerchen besser behalten können.

"Schlaf spielt eine entscheidende Rolle beim Lernen von Anfang an", sagte Rebecca Gómez, Ph.D., von der University of Arizona.

Gómez stellte auf der Jahrestagung der Cognitive Neuroscience Society (CNS) ihre Forschungsergebnisse vor, die sich speziell mit der Frage befassen, wie Babys und Kleinkinder durch Schlaf im Laufe der Zeit Sprache lernen können.

"Wir wollen zeigen, dass Schlaf nicht nur ein notwendiges Übel ist, damit der Organismus funktionsfähig bleibt", sagte Susanne Diekelmann von der Universität Tübingen in Deutschland, die das Symposium leitet. "Schlaf ist ein aktiver Zustand, der für die Bildung bleibender Erinnerungen unerlässlich ist."

Eine wachsende Zahl von Forschungen zeigt, wie Erinnerungen im Schlaf reaktiviert werden, und neue Arbeiten geben Aufschluss darüber, wann und wie Erinnerungen gespeichert und reaktiviert werden.

"Schlaf ist ein hochselektiver Zustand, der vorzugsweise Erinnerungen stärkt, die für unser zukünftiges Verhalten relevant sind", sagte Diekelmann.

"Schlaf kann auch allgemeine Regeln von einzelnen Erfahrungen abstrahieren, was uns hilft, in Zukunft effizienter mit ähnlichen Situationen umzugehen."

Schlaf-Gedächtnis-Studie mit Kindern

In Gómez 'neuer Arbeit untersuchen sie und ihre Kollegen, wie kleine Kinder Instanzen erkennen können, die dem Gelernten ähnlich, aber nicht identisch sind, und sie auf eine neue Situation anwenden können - die sogenannte Generalisierung.

Beispiele in der Sprache sind die Fähigkeit, den Buchstaben „A“ in verschiedenen Schriftarten zu erkennen, ein Wort zu verstehen, unabhängig davon, wer es spricht, oder ein grammatikalisches Muster in einem Satz zu erkennen, der noch nie zuvor gehört wurde.

"Schlaf ist wichtig, um das Lernen auf neue Beispiele auszudehnen", sagte sie.

"Nickerchen kurz nach dem Lernen scheinen besonders wichtig für die Verallgemeinerung des Wissens bei Säuglingen und Vorschulkindern zu sein."

In einer ihrer neuen Studien spielte Gómez eine künstliche „Trainingssprache“ über Lautsprecher für Kleinkinder im Alter von 12 Monaten, die spielten. Anschließend testeten sie, ob die Säuglinge nach einem Nickerchen oder nach einem Wachzustand einen neuartigen Wortschatz erkannten.

Babys, die nach dem Erlernen der künstlichen Sprache ein Nickerchen machten, konnten die vor dem Nickerchen erlernten Sprachregeln anwenden, um völlig neue Sätze in der Sprache zu erkennen.

Die Forscher maßen die Erkennung der Sprachregeln an der Zeit, die Säuglinge mit dem Kopf verbrachten, um richtig oder falsch strukturierte Sätze in der Sprache zu hören.

Um die künstlichen Sprachen in ihren Studien zu erschaffen, ahmt Gómez die Struktur in natürlicher Sprache nach, die beim Sprachenlernen nützlich sein kann. Zum Beispiel haben Substantive und Verben in vielen Sprachen subtil unterschiedliche Klangmuster.

"Wenn ich untersuchen möchte, ob diese Muster Säuglingen helfen, in einem bestimmten Alter Sprache zu lernen, baue ich Reize mit ähnlichen Eigenschaften in eine künstliche Sprache ein", sagte sie.

"Ich kann dann Kinder unterschiedlichen Alters testen, um festzustellen, wann sie diese Informationen verwenden können."

Das Team von Gómez untersucht auch die Rolle von Nickerchen für Kinder im Vorschulalter, die Wörter lernen. "Säuglinge, die kurz nach dem Lernen ein Nickerchen machen, können nach dem Schlafen generalisieren, jedoch nicht nach einem ähnlichen Intervall normaler Wachzeit", sagte sie.

„Kinder im Vorschulalter mit reiferen Gedächtnisstrukturen scheinen im Schlaf keine Verallgemeinerungen zu bilden. Nickerchen scheinen jedoch notwendig zu sein, um eine Verallgemeinerung beizubehalten, die sie vor einem Nickerchen bilden. “

"Der Unterschied zwischen Lernen und Gedächtnis bei Säuglingen und Vorschulkindern könnte auf unterschiedliche neuronale Mechanismen zurückzuführen sein", sagte Gómez.

Untersuchungen an nichtmenschlichen Primaten legen nahe, dass die meisten Substrukturen des Hippocampus zwar im Säuglingsalter vorhanden sind, die Substrukturen, die die Wiedergabe von Erinnerungen im Schlaf unterstützen können, jedoch erst im Alter von 16 bis 20 Monaten verkabelt werden und erst nach einigen Jahren erreicht werden können Reife.

"Daher nehmen wir an, dass die Vorteile des Schlafes im Säuglingsalter von anderen Prozessen herrühren als die Vorteile für Kinder im Vorschulalter", sagte sie.

Während des Säuglings kann der Schlaf dazu beitragen, weniger redundante Informationen im Stimulus zu vergessen - z. Sprecherstimme, die tatsächlichen Wörter, die Säuglinge über das für alle Reize auftretende rhythmische Muster hinaus hören - Gómez sagte, dass die Wiederholung auf Hippocampus-Basis zu einer aktiveren Integration und Beibehaltung schlafabhängiger Erinnerungen bei Kindern im Vorschulalter beitragen könnte.

Als nächstes planen Gómez und ihre Kollegen zu studieren, wenn Kinder in der Entwicklung kein Nickerchen mehr machen müssen, um gelernte Informationen zu behalten. Frühere Arbeiten zeigen, dass Kinder, die weniger als viermal pro Woche ein Nickerchen machen, im Nachtschlaf neue Erinnerungen bewahren können.

Die Arbeit von Gómez 'Team zeigt jedoch, dass diese Kinder noch innerhalb von vier Stunden nach dem Lernen ein Nickerchen machen müssen, um ihr Wissen in Zukunft auf neue Instanzen zu übertragen. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um festzustellen, wann der Übergang nach dem nächtlichen Schlaf zu einer erwachsenenähnlichen Gedächtniserhaltung erfolgt.

Schlafgedächtnis bei Erwachsenen

Die Ermittler sagen, dass der Schlaf uns nicht nur hilft, uns an Dinge zu erinnern, die in der Vergangenheit passiert sind, sondern uns auch hilft, uns daran zu erinnern, was wir in Zukunft tun wollen.

"Ob wir Pläne für den nächsten Urlaub machen oder nur darüber nachdenken, was wir heute Abend zum Abendessen haben sollen, all diese Pläne hängen stark von unserer Fähigkeit ab, uns zu erinnern, was wir zu gegebener Zeit in der Zukunft tun wollten", sagte Diekelmann.

"Die Wahrscheinlichkeit, dass wir uns daran erinnern, unsere Absichten zum richtigen Zeitpunkt in der Zukunft auszuführen, ist wesentlich höher, wenn wir nach der Bildung der Absicht gut geschlafen haben."

"Es gibt zwei Möglichkeiten, wie wir unsere Absichten im Auge behalten können", sagte Diekelmann.

Eine Möglichkeit besteht darin, ständig über die Absichten nachzudenken und ständig nach Möglichkeiten zu suchen, sie umzusetzen. „Wenn ich zum Beispiel auf dem Weg zur Arbeit einen Brief bei der Post abgeben möchte, kann ich bis zu meinem Arbeitsplatz nach einer Post suchen und die ganze Zeit überlegen, ob ich den Brief fallen lassen muss.“

"Aber diese Methode", sagte sie, "ist ineffizient, da kognitive Ressourcen für andere Aufgaben wie das Aufpassen des Verkehrs und das Manövrieren um Menschen erforderlich sind."

"Die zweite Möglichkeit, sich an Absichten zu erinnern, besteht darin, sie im Speichernetzwerk zu speichern", sagte sie. "Wenn die Erinnerung an die Absicht gut genug gespeichert ist, wird sie in der entsprechenden Situation automatisch in den Sinn kommen."

Wenn beispielsweise die Erinnerung an die Absicht, den Brief fallen zu lassen, stark gespeichert ist, wird die Absicht beim Passieren der Post in den Sinn kommen.

Es ist diese zweite Methode, die die jüngsten Studien von Diekelmanns Team untersuchen wollten.

In einer neuen Studie baten die Forscher die Teilnehmer, sich an Wortpaare zu erinnern, und sagten ihnen nach dem Lernen, dass sie diese Wörter zwei Tage später in einer anderen Aufgabe erkennen müssten. Dann ließen sie die Hälfte der Teilnehmer schlafen, während die andere Hälfte eine Nacht wach blieb. In der zweiten Nacht schliefen alle Teilnehmer, damit sie beim Testen nicht müde wurden.

In der Testsitzung führten die Teilnehmer eine Aufgabe aus, die einige der zuvor aus den Paaren gelernten Wörter enthielt. Die Forscher erinnerten die Teilnehmer nicht an ihre Absicht, die Wörter zu erkennen, sondern zeichneten nur auf, wie viele Wörter sie entdeckten. Sie wollten sehen, ob es den Teilnehmern noch gelang, die Wörter zu erkennen, wenn sie gleichzeitig eine zusätzliche Aufgabe erledigen mussten, die ihre volle Aufmerksamkeit erforderte.

"Wir haben erwartet, dass, wenn die Teilnehmer die Absicht ausreichend stark in ihrem Gedächtnis gespeichert haben, das Sehen der Wörter automatisch an die Absicht erinnert, die Wörter zu erkennen", sagte Diekelmann.

In der Tat stellten die Forscher fest, dass Teilnehmer, die schlafen durften, die Wörter automatisch erkennen konnten.

„Im Schlaf haben die Teilnehmer eine hervorragende Leistung erbracht und fast alle Wörter erkannt, auch wenn sie zwei herausfordernde Aufgaben parallel ausführen mussten“, sagte Diekelmann.

Diejenigen Teilnehmer, die in der ersten Nacht nach der Absichtserklärung wach blieben, schnitten jedoch wesentlich schlechter ab, wenn sie gleichzeitig mit anderen Aufgaben Wörter entdeckten.

"Selbst wenn wir viele verschiedene Dinge gleichzeitig tun müssen, stellt der Schlaf sicher, dass unsere Absichten spontan in den Sinn kommen, sobald wir auf die geeignete Situation stoßen, um die Absicht auszuführen", sagte Diekelmann.

Ein kontinuierliches Ziel von Schlaf- und Gedächtnisforschern ist es herauszufinden, wie der Schlaf auswählt, welche Erinnerungen es wert sind, langfristig gespeichert zu werden.

"Es wird allgemein angenommen, dass es eine Art Markierungsmechanismus gibt, der markiert, welche Erinnerungen relevant sind und langfristig gespeichert werden sollten und welche nicht", sagte Diekelmann. "Wir sind jedoch weit davon entfernt zu verstehen, was dieser Markierungsmechanismus ist und wie er funktioniert."

Quelle: Cognitive Neuroscience Society