Schlaf hilft dem Gehirn, visuelle Aufgaben zu lernen
Die Forscher glauben, dass das Gehirn im Schlaf neuronale Schwingungen - Gehirnwellen - mit bestimmten Frequenzen verwendet, um das Lernen in bestimmten Gehirnregionen zu festigen.
Wie in der berichtet Journal of NeuroscienceWissenschaftler der Brown University entdeckten, dass zwei spezifische Frequenzen von Gehirnwellen - Fast-Sigma und Delta - direkt mit dem Erlernen einer Fingertippaufgabe verbunden sind, die dem Tippen oder Spielen des Klaviers ähnelt.
Eine kürzlich durchgeführte Studie entdeckt ein ähnliches Muster bei einer visuellen Aufgabe, bei der 15 Freiwillige geschult wurden, um eine verborgene Textur inmitten eines undurchsichtigen Linienmusters zu erkennen.
Es ist ein bisschen wie ein abstrahiertes Spiel von "Where's Waldo", aber ein solches Training ist nicht nur eine akademische Übung, sagte Dr. Takeo Watanabe, Professor für kognitive, sprachliche und psychologische Wissenschaften bei Brown.
"Es wurde festgestellt, dass Wahrnehmungslernen im Allgemeinen die Sehfähigkeit von Patienten verbessert, die aufgrund des Alterns einen gewissen Funktionsverlust aufweisen", sagte Watanabe.
In diesem Fall entwickelten die Forscher ein Experiment, um herauszufinden, wie der Schlaf dazu beitragen kann, dass sich ein solches Training durchsetzt.
Sie haben die Gehirnströme der Teilnehmer während des Schlafes vor und während des Trainings gemessen und die Leistung der Freiwilligen bei der Aufgabe vorher und nachher gemessen.
Die Forscher sahen einen signifikanten Anstieg der Sigma-Gehirnwellenleistung nach dem Schlafen im Vergleich zu zuvor im visuellen kortikalen Bereich im Hinterhauptlappen des Gehirns der Freiwilligen.
Um sicherzustellen, dass sie die Aktivität im Zusammenhang mit dem Erlernen der Aufgabe messen, haben die Forscher den Reiz der Diskriminierungsaufgabe absichtlich in einen bestimmten Quadranten des Sichtfelds der Probanden gelegt.
Diese Position entspricht einem anatomisch unterschiedlichen Teil des visuellen kortikalen Bereichs. Das Team stellte fest, dass der gemessene Gewinn an Sigma-Wellenleistung speziell in diesem trainierten Teil des visuellen Kortikalisbereichs größer war als in den nicht trainierten Teilen.
Sie sahen auch, dass der Unterschied in der Leistungssteigerung zwischen trainierten und nicht trainierten Regionen des visuellen kortikalen Bereichs mit der Leistungsverbesserung jedes Einzelnen bei der Aufgabe korrelierte.
Die Forscher verwendeten in der Studie neuartige Technologien wie magnetische und elektronische Enzephalographie, Magnetresonanztomographie und Polysomnographie, um die Gehirnwellen in bestimmten Hirnregionen während bestimmter Schlafphasen zu messen.
Die wiederholte Bedeutung von Sigma-Oszillationen, die als Schlafspindeln bekannt sind, sowohl für die visuelle als auch für die motorische Aufgabe könnte wichtig sein, um ein umfassenderes Bild davon zu erhalten, wie das Gehirn das Lernen im Schlaf festigt, sagten die Forscher.
Sie sahen jedoch nicht den gleichen Anstieg der Delta-Frequenzleistung, den sie bei ihrer Untersuchung der Motoraufgabe sahen.
Neurowissenschaftler glauben, dass die beiden Frequenzbänder unterschiedliche Rollen spielen. Die Sigma-Frequenz ist mit internen Funktionen einer Gehirnregion verbunden, während Delta eher mit der Kommunikation zwischen Regionen verbunden ist.
"Bisher denken wir, dass das Sigma-Band häufig bei lernbezogenen Jobs verwendet wird, aber nicht unbedingt bei Delta-Bändern", sagte Yuka Sasaki, Ph.D., Associate Professor (Forschung) für kognitive, sprachliche und psychologische Wissenschaften.
Quelle: Brown University
