مغز، هنگام خواب محفوظات جدید را بازسازی می کند.

مغز هنگام خواب محفوظات جدید را بازسازی می کند.

مطالعه محققان علوم پزشکی در دانشگاه کالیفرنیا در سن دیه گوی آمریکا با استفاده از الگو‌های رایانه ای، نشان می‌دهد خواب، با رمز گشایی از محفوظات جدید، از آسیب دیدن خاطرات قدیمی جلوگیری می‌کند.

ثابت شده که خواب، نقشی مهمی در تندرستی ما دارد؛ از کاهش خطر چاقی یا بیماری‌های قلبی عروقی گرفته تا بهبود تمرکز و بهبود کلی رفتار روزانه فرد، تاثیر گذار است.

اکنون محققان آمریکایی در بررسی جدیدی اعلام کردند خواب ممکن است به یادگیری مداوم در طول زندگی فرد، به طور جدی کمک کند.

دانشمندان در نوشته‌ای که در شماره چهارم اوت ۲۰۲۰ نشریه الکترونیکی eLife منتشر شد اعلام کردند با استفاده از الگو‌های رایانه‌ای موفق شده‌اند مناطق مختلف مغز از جمله منطقه خواب و بیداری را تحریک کنند تا چگونگی رمز گشایی محفوظات جدید و پیشگیری از حذف خاطرات قدیمی را در خواب دریابند.

دکتر ماکسیم باژنوف و همکارانش می‌گویند: مغز هنگام خواب، به شدت درگیر کار است و آنچه را ما در طول روز یاد گرفته ایم، تکرار می‌کند؛ خواب به بازسازی محفوظات کمک می‌کند و آن‌ها را به موثرترین روش ممکن ارائه می‌دهد؛ یافته‌های ما نشان می‌دهد محفوظات ما، پدیده‌های فعالند و نه ایستا؛ به بیان دیگر، محفوظات ما حتی محفوظات قدیمی، نهایی نیستند؛ خواب به صورت مداوم آن‌ها را بازسازی می‌کند؛ ما پیش بینی می‌کنیم در طول چرخه خواب، هم خاطرات قدیمی و هم محفوظات جدید، به صورت خودکار، بازنشر می‌شوند و این روند، از فراموش شدن آن‌ها جلوگیری و به یاد آوردن آن‌ها را تسریع می‌کند.

باژنوف می‌گوید: بازخوانی حافظه در طول خواب، نقشی محافظتی در برابر فراموشی دارد و به نورون‌ها امکان می‌دهد محفوظات مختلف و متعدد در هم را ذخیره کنند؛ ما روزانه چیز‌های جدید زیادی می‌آموزیم و این محفوظات، با خاطرات قدیمی، رقابت می‌کنند؛ برای تنظیم همه این محفوظات، به خواب نیاز داریم.

برای مثال، تصور کنید یادگیری اینکه چگونه یاد می‌گیریم در یک پارکینگ پارک کنیم؛ روز بعد، شما به راحتی قادرید خودروی خود را در همان پارکینگ، پارک کنید؛ این تسهیل در محفوظات، در خواب انجام می‌شود.

دانشمندان می‌گویند: هنگامی که شما تنیس بازی می‌کنید یک حافظه ماهیچه‌ای مشخص دارید؛ اگر در مرحله بعد، چگونگی بازی گلف را بیاموزید باید یاد بگیرید چگونه همان عضلات را به شیوه متفاوت به کار بگیرید؛ خواب، این امکان را فراهم می‌کند تا بدون حذف خاطرات مربوط به بازی تنیس، امکان استخراج محفوظات مغزی مربوط به گلف را نیز داشته باشید.

محققان می‌گویند شاید همین توانایی بازسازی محفوظات در طول خواب، چیزی باشد که در حافظه کامپیوتر‌ها نیست و به ویژه می‌توان این نقص را در خودرو‌های بدون راننده مشاهده کرد؛ هوش مصنوعی، از توانایی یادگیری مداوم و فراموش نکردن محفوظات قدیمی، هنگام یادگیری‌های جدید، برخوردار نیست.

دکتر باژنوف می‌گوید: ما باید به رایانه ها، توانایی خاصی همچون توانایی شرایط خواب انسان، بیافزاییم.

پژوهشگران می‌گویند این مطالعه، شرایط را برای تولید فناوری جدید تحریک حین خواب برای بهبود حافظه و یادگیری فراهم می‌سازد.
این ویژگی به خصوص برای سالخوردگان و کسانی که از ناتوانی‌های یادگیری رنج می‌برند اهمیت خواهد داشت.

دکتر باژنوف در پایان می‌گوید در شرایطی که خواب، در بسیاری از کارکرد‌های مهم مغز و بدن دخیل است، در ممکن کردن چیزی که ما هوش انسانی می‌نامیم نیز موثر می‌باشد؛ توانمندی یادگیری مداوم از تجربیات برای خلق دانش جدید و هماهنگی خود با تغییرات جهان اطراف!

in the August 4, 2020 online issue of eLife, researchers used computational models capable of simulating different brain states, such as sleep and awake, to examine how sleep consolidates newly encoded memories and prevents damage to old memories.

“The brain is very busy when we sleep, repeating what we have learned during the day. Sleep helps reorganize memories and presents them in the most efficient way. Our findings suggest that memories are dynamic, not static. In other words, memories, even old memories, are not final. Sleep constantly updates them,” said Maksim Bazhenov, PhD, lead author of the study and professor of medicine at UC San Diego. “We predict that during the sleep cycle, both old and new memories are spontaneously replayed, which prevents forgetting and increases recall performance.”

Bazhenov said that memory replay during sleep plays a protective role against forgetting by allowing the same populations of neurons to store multiple interfering memories. “We learn many new things on a daily basis and those memories compete with old memories. To accommodate all memories, we need sleep.”

For example, imagine learning how to navigate to a parking lot by going left at one stop sign and right at one traffic light. The next day, you have to learn how to get to a different parking lot using different directions. Bazhenov said sleep consolidates those memories to allow recollection of both.

“When you play tennis, you have a certain muscle memory. If you then learn how to play golf, you have to learn how to move the same muscles in a different way. Sleep makes sure that learning golf does not erase how to play tennis and makes it possible for different memories to coexist in the brain,” said Bazhenov.

The authors suggest that the restorative value of sleep may be what is lacking in current state-of-the-art computer systems that power self-driving cars and recognize images with performances that far exceed humans. However, these artificial intelligence systems lack the ability to learn continuously and will forget old knowledge when new information is learned. “We may need to add a sleep-like state to computer and robotic systems to prevent forgetting after new learning and to make them able to learn continuously,” said Bazhenov.

Bazhenov said the study results could lead to developing new stimulation techniques during sleep to improve memory and learning. This may be particularly important in older adults or persons suffering from learning disabilities.

“While sleep is certainly involved in many important brain and body functions, it may be critical for making possible what we call human intelligence — the ability to learn continuously from experience, to create new knowledge and to adapt as the world changes around us,” said Bazhenov.