'Power Nap' voorkomt burn-out; Morning Sleep perfectioneert een vaardigheid

Er is steeds meer bewijs dat slaap - zelfs een dutje - de informatieverwerking en het leerproces lijkt te verbeteren. Nieuwe experimenten door NIMH-begunstigde Alan Hobson, M.D., Robert Stickgold, Ph. D. en collega's aan de Harvard University tonen aan dat een middagdutje informatie omkeert overbelasting en dat een verbetering van 20 procent 's nachts in het leren van een motorische vaardigheid grotendeels te herleiden is tot een laat slaapstadium dat sommige vroege vogels zouden kunnen zijn missend. Over het algemeen suggereren hun studies dat de hersenen een nachtrust gebruiken om de herinneringen van gewoonten, acties en vaardigheden die gedurende de dag zijn geleerd, te consolideren.

Het komt erop neer: we moeten stoppen ons schuldig te voelen over het nemen van dat "power nap" op het werk of het vangen van die extra knipoogjes in de nacht voor ons piano-recital.

Rapportage in de Nature Neuroscience van juli 2002, Sara Mednick, Ph. D., Stickgold en collega's tonen dat aan "burn-out" - irritatie, frustratie en slechtere prestaties op een mentale taak - begint als een dag van training verslijt Aan. Onderwerpen voerden een visuele taak uit en rapporteerden de horizontale of verticale oriëntatie van drie diagonale balken tegen een achtergrond van horizontale balken in de linkeronderhoek van een computerscherm. Hun scores op de taak verslechterden in de loop van vier dagelijkse oefensessies. Door proefpersonen na de tweede sessie een dutje van 30 minuten te laten voorkomen, werd verdere verslechtering voorkomen, terwijl een dutje van 1 uur de prestaties in de derde en vierde sessies zelfs naar ochtendniveau verhoogde.

In plaats van algemene vermoeidheid, vermoedden de onderzoekers dat de burn-out beperkt was tot alleen de visuele circuits van de hersenen die bij de taak betrokken waren. Om erachter te komen, schakelden ze een nieuw stel neurale circuits in door de locatie van de taak naar de rechter benedenhoek van het computerscherm te schakelen voor slechts de vierde oefensessie. Zoals voorspeld, ondervonden proefpersonen geen burn-out en presteerden ze ongeveer net zo goed als in de eerste sessie - of na een kort dutje.

Dit bracht de onderzoekers ertoe voor te stellen dat neurale netwerken in de visuele cortex "geleidelijk verzadigd raken met informatie door herhaald testen, waardoor verder wordt voorkomen perceptuele verwerking. "Ze denken dat burnout het mechanisme van de hersenen is" voor het bewaren van informatie die is verwerkt maar nog niet is geconsolideerd door slaap."

Dus hoe kan een dutje helpen? Opnames van hersen- en oculaire elektrische activiteit die tijdens het dutten werden gevolgd, toonden aan dat de langere dutjes van 1 uur bevatte meer dan vier keer zoveel diepe, of slow wave slaap en snelle oogbeweging (REM) slaap dan het half uur dutjes. Patiënten die de langere dutjes namen, brachten ook aanzienlijk meer tijd door in een slaapstand met langzame golven op de testdag dan op een "basislijn" -dag, wanneer ze niet aan het oefenen waren. Eerdere studies door de Harvard-groep hebben in één nacht geheugenconsolidatie en verbetering op hetzelfde getraceerd perceptuele taak om hoeveelheden langzame-golfslaap in het eerste kwart van de nacht en naar REM-slaap in het laatste kwartier kwartaal. Aangezien een dutje nauwelijks genoeg tijd laat voor het laatste vroege ochtend-REM-slaapeffect om zich te ontwikkelen, lijkt een langzame-golf-slaapeffect het tegengif voor burn-out.

Neurale netwerken die bij de taak betrokken zijn, worden opgefrist door "mechanismen van corticale plasticiteit" die werken tijdens een langzame slaap, suggereren de onderzoekers. "Slow wave sleep dient als de eerste verwerkingsfase van ervaringsafhankelijk, langdurig leren en als de kritieke fase voor het herstellen van perceptuele prestaties."

Het Harvard-team heeft nu hun eerdere ontdekking van de rol van slaap bij het verbeteren van het leren van de perceptuele taak uitgebreid tot een motorische taak. Matthew Walker, Ph. D., Hobson, Stickgold en collega's melden in het Neuron van 3 juli 2002 dat een nachtelijke boost van 20 procent in snelheid bij het tikken met de vinger wordt grotendeels veroorzaakt door fase 2 non-rapid eye movement (NREM) slaap in de twee uur daarvoor ontwaken.

Voorafgaand aan het onderzoek was het bekend dat mensen die motorische vaardigheden leren, na een trainingssessie minstens een dag blijven verbeteren. Muzikanten, dansers en atleten melden bijvoorbeeld vaak dat hun prestaties zijn verbeterd, ook al hebben ze een dag of twee niet geoefend. Maar tot nu toe was het onduidelijk of dit kon worden toegeschreven aan specifieke slaaptoestanden in plaats van alleen aan het verstrijken van de tijd.

In de studie werd 62 rechtshandigen gevraagd om een ​​reeks getallen (4-1-3-2-4) met hun linkerhand zo snel en nauwkeurig mogelijk gedurende 30 seconden te typen. Elke vingertik geregistreerd als een witte stip op een computerscherm in plaats van het getypte nummer, zodat proefpersonen niet wisten hoe nauwkeurig ze presteerden. Twaalf van dergelijke proeven gescheiden door rustperioden van 30 seconden vormden een trainingssessie, die werd gescoord op snelheid en nauwkeurigheid.

Ongeacht of ze 's morgens of' s avonds trainden, de proefpersonen verbeterden gemiddeld bijna 60 procent door simpelweg de taak te herhalen, met de meeste boosts binnen de eerste paar trials. Een groep die na de training 's ochtends werd getest en 12 uur wakker bleef, vertoonde geen significante verbetering. Maar wanneer ze na een nachtrust werden getest, namen hun prestaties met bijna 19 procent toe. Een andere groep die 's avonds trainde, scoorde 20,5 procent sneller na een nachtrust, maar behaalde slechts een verwaarloosbare 2 procent na nog eens 12 uur wakker worden. Om de mogelijkheid uit te sluiten dat motorische activiteit tijdens wakkere uren kan interfereren met consolidatie van de taak in het geheugen, een andere groep droeg zelfs wanten voor een dag om bekwame vinger te voorkomen bewegingen. Hun verbetering was te verwaarlozen - tot na een volledige nachtrust, toen hun scores met bijna 20 procent stegen.

Slaaplabmonitoring van 12 proefpersonen die om 22.00 uur trainden, toonde aan dat hun verbeterde prestaties waren recht evenredig met de hoeveelheid fase 2 NREM-slaap die ze in het vierde kwartaal van de nacht kregen. Hoewel deze fase in het algemeen ongeveer de helft van een nachtrust vertegenwoordigt, zei Walker dat hij en zijn collega's verrast waren over de cruciale rol fase 2 NREM speelt in het verbeteren van het leren van de motorische taak, gezien het feit dat REM en slow wave sleep verantwoordelijk waren voor de vergelijkbare leerverbetering in de loop van de dag taak.

Ze speculeren dat slaap het leren van motorische vaardigheden kan verbeteren via krachtige uitbarstingen van synchroon neuronaal schieten, "spindels" genoemd, kenmerkend voor fase 2 NREM-slaap tijdens de vroege ochtenduren. Deze spindels overheersen rond het centrum van de hersenen, opvallend in de buurt van motorische gebieden, en zijn gedacht om nieuwe neurale verbindingen te bevorderen door een toevloed van calcium in cellen van de te veroorzaken cortex. Studies hebben een toename van spindels waargenomen na training op een motorische taak.

De nieuwe bevindingen hebben implicaties voor het leren van sport, een muziekinstrument of het ontwikkelen van artistieke bewegingscontrole. "Al dat leren van nieuwe acties kan slaap vereisen voordat het maximale voordeel van oefenen wordt uitgedrukt," merken de onderzoekers op. Omdat een volledige nachtrust een voorwaarde is om de kritische laatste twee uur van fase 2 NREM te ervaren slaap, "de moderne erosie van het leven van de slaaptijd kan je brein tekort doen aan enig leerpotentieel," voegde eraan toe Walker.

De bevindingen onderstrepen ook waarom slaap belangrijk kan zijn voor het leren van het herstellen van de functie na beledigingen van het motorsysteem van de hersenen, zoals bij stoke. Ze kunnen ook helpen om uit te leggen waarom baby's zoveel slapen. "Hun intensiteit van leren kan de honger van de hersenen naar grote hoeveelheden slaap stimuleren", suggereerde Walker.

De volgende: Het emotionele brein
~ angst-paniek bibliotheekartikelen
~ alle artikelen over angststoornissen