La riattivazione mirata della memoria ti renderà più intelligente mentre dormi

Questa storia di Kate Baggaley è originariamente apparsa in Van Winkles, la pubblicazione dedicata al sonno.

Ad un certo punto in "In Search of Lost Time" di Marcel Proust, il narratore rompe con l'abitudine di prendere un tè e un biscotto alla madeleine. Nel momento in cui assaggia il "liquido caldo mescolato con le briciole", è sopraffatto dalla gioia. Il sapore del tè e della torta evoca ricordi della sua giovinezza, un legame viscerale con il rituale mattutino che ha condiviso con sua zia.

Come ha realizzato il narratore di Proust, i nostri sensi sono potenti chiavi per la memoria. Si scopre che questo è vero nel sonno come nella veglia. Anche se non siamo in grado di apprendere nuove informazioni mentre sonnecchiamo, i ricercatori stanno lavorando sodo su un processo che reclama i nostri sensi per aiutare il sonnecchiare del cervello a rafforzare o eliminare ciò che è già stato preso. La tecnica, chiamata Targeted Memory Reactivation (TMR), utilizza rumori e odori per amplificare i processi di rafforzamento della memoria che si verificano durante il sonno. E se si dimostra efficace come credono gli scienziati, potremmo essere in grado di usarlo per migliorare la nostra capacità di assorbire nuovo apprendimento, allentare la presa di ricordi traumatici o persino alterare il modo in cui la gente pensa.

"Le potenziali applicazioni sono enormi", afferma Susanne Diekelmann, ricercatrice presso l'Università di Tubinga, in Germania, che sta indagando su TMR da diversi anni.

In breve, potrebbe permetterci di esplorare e prendere il controllo dei legami tra il sonno e la memoria. "La memoria è importante per l'identità e la qualità della vita, quindi se la TMR può aiutare la memoria, può aiutare in modo più ampio", afferma James Antony, uno dei migliori neuroscienziati della Princeton University. "Perché in molti modi quello che stiamo facendo è … cercare di raccogliere ricordi."

COME DORMIRE SOLIDIFICA I NOSTRI MEMORI

Ogni giorno siamo bombardati da informazioni: annunci, conversazioni, tweet, scatti, paesaggi, Slacks. Nel momento in cui scivoliamo sotto le coperte, abbiamo accumulato una serie di fragili ricordi appena coniati, che sono costruiti dalle connessioni tra i neuroni. Molti di questi ricordi, come quello che mangiamo a pranzo ogni giorno, svaniscono col tempo. Altri sono rafforzati e convertiti in ricordi a lungo termine. Questo processo, chiamato consolidamento della memoria, sembra verificarsi principalmente durante il sonno ad onde lente. Il processo sottostante è chiamato replay neurale. L'apprendimento di un nuovo fatto o volto (chiamato codifica della memoria) corrisponde a un modello distinto di attivazione neurale. Più tardi, durante il sonno, i nostri cervelli assopiti ripetono lo stesso schema di fuoco neurale di prima. È un gioco automatico di apprendimento e ripetizione che, secondo la teoria, aiuta a inserire saldamente i ricordi nel cervello.

"È come se il tuo cervello stia praticando e provando questi ricordi, dice Penny Lewis, neuroscienziato e scienziato del sonno alla Cardiff University in Galles, il cui lavoro si concentra sul consolidamento del sonno e della memoria.

Per ogni memoria, il modello sembra un po 'diverso. Ma queste reti si sovrappongono. "Ogni pezzo di conoscenza che hai è legato ad altre cose", aggiunge Antony. Quindi, quando il nostro cervello addormentato ripete i ricordi, non li rafforza semplicemente: incorpora nuove informazioni che hai raccolto nelle reti di conoscenza esistenti. Ricorda, ad esempio, il tuo ultimo viaggio in spiaggia. Potresti ricordare le onde che si infrangono sulla riva, la sabbia della sabbia contro le dita dei piedi, le emozioni suscitate dai tuoi compagni. Questi frammenti sono memorizzati in diverse parti del cervello. "È probabile che quando una memoria viene riprodotta in questo modo è un'esperienza multisensoriale completa", dice Lewis.

Con TMR, potremmo essere in grado di modellare questi processi usando profumi o rumori (inizialmente sperimentati quando siamo svegli e apprendendo nuove informazioni) per stimolare i replay. I giusti odori o suoni possono potenziare il processo di consolidamento della memoria, contribuendo a rafforzare - o persino alterare - i ricordi.

LA STORIA DEL TMR

Gli scienziati hanno avuto la prima impressione che gli stimoli sensoriali potrebbero influenzare la memoria durante il sonno negli anni '80 quando hanno visto una maggiore attivazione della memoria nei ratti che erano stati scioccati due volte - durante un compito di apprendimento e poi di nuovo durante il sonno. Poi, nel 1990, una squadra in Canada ha accoppiato un suono di ticchettio con un compito logico. "L'idea era di" ricordare "il soggetto al" lavoro "sul consolidamento della memoria del nostro piccolo compito," anche se probabilmente avevano ricordi più importanti che dovevano essere consolidati, ricorda Carlyle Smith, uno dei più importanti ricercatori del mondo sul sonno e il direttore della Trent University Sleep Research Laboratories in Ontario.

Smith voleva raccogliere prove che il consolidamento della memoria avvenisse nel sonno, cosa che molti scienziati dubitavano all'epoca. Aveva in mente qualcosa, ma il suo lavoro era per lo più ignorato perché precedeva le scoperte rivoluzionarie sui replay alla base della comprensione attuale del sonno e della memoria da parte degli scienziati.

Nel 2007, Björn Rasch, biopsicologo e collega di Diekelmann presso l'Università di Friburgo in Svizzera, ha ripreso TMR utilizzando una versione del gioco di memoria Concentration. Mentre le persone imparavano ad associare immagini di carte con determinate posizioni sullo schermo di un computer, gli scienziati pompavano il profumo delle rose. Questo odore, che si diffondeva sullo sfondo, si collegava nelle menti delle persone con quello che stavano imparando. Coloro che sono stati ri-esposti all'aroma durante il sonno hanno avuto un vantaggio nel ricordare il posizionamento delle carte.

Incuriosito, il team ha continuato a sondare la tecnica, che hanno scoperto potrebbe rendere i ricordi più stabili, e farlo più rapidamente, di quanto sarebbe altrimenti. Vari altri profumi, hanno scoperto, hanno funzionato egualmente bene per ricordare i ricordi. Ma non erano ancora sicuri di quanta informazione potesse essere attribuita a un singolo odore, o se un odore potesse perdere il suo potere di innescare la memoria nel tempo.

Quando alcuni suoni sono stati presentati di nuovo durante il sonno ad onde lente, i soggetti hanno ricordato le posizioni delle immagini associate in modo più accurato.

Non passò molto tempo prima che gli scienziati scoprissero che anche il suono è un fattore scatenante efficace. In un esperimento, ai soggetti è stato chiesto di memorizzare le coordinate della griglia di un'immagine, come un gatto o un bollitore, che erano stati accoppiati con un suono rilevante, come un miagolio o un fischio. Quando alcuni suoni sono stati presentati di nuovo durante il sonno ad onde lente, i soggetti hanno ricordato le posizioni delle immagini associate in modo più accurato.

LE CAPACITÀ DI TMR

Sebbene TMR sia nella sua infanzia, i ricercatori hanno già visto grandi progressi in ciò che può fare. E il potenziale, in questo momento, appare senza limiti.

La TMR sembra potenziare le capacità motorie e i ricordi espliciti. Antony ei suoi colleghi hanno organizzato un esperimento usando un gioco simile a "Guitar Hero". I partecipanti hanno appreso due melodie diverse, una delle quali è stata accolta durante il sonno. Successivamente, sono stati in grado di suonare la melodia del sonno in modo più accurato rispetto all'altra.

E potremmo essere in grado di usare la TMR anche per cambiare i ricordi. Recentemente, Diekelmann e la sua coorte hanno riferito che TMR ha aiutato gli uomini a capire i modelli nascosti, trasformando la loro intuizione in comprensione (le donne non hanno ricevuto una spinta significativa, ma la maggior parte degli studi sulla TMR non rivela differenze tra i sessi).

Quando Penny Lewis della Cardiff University mise in fuga "le melodie che la gente aveva sfruttato prima, la gente divenne più veloce e più brava nell'articolare la melodia nella scrittura.

E quando Batterink e la società chiedevano alle persone di decodificare le parole assemblate secondo un sistema grammaticale inventato, la TMR sembrava aiutarle ad intuire le regole del sistema. "Questi sono effetti piuttosto piccoli", dice Batterink. "Non è che siano due volte più buoni."

Ma ancora, è stimolante. Gli scienziati stanno anche studiando se la TMR può influenzare il modo in cui i ricordi emotivi si consolidano. Lewis, ad esempio, sta indagando se attivare o meno i ricordi sconvolgenti durante il sonno può renderli meno angoscianti.

"Abbiamo dati molto carini che suggeriscono che può", dice.

Lewis e le sue colleghe presentano persone che disturbano le immagini (come gli incidenti automobilistici) in coppia con una stecca. Dopo il sonno, le persone sembrano trovare queste immagini meno preoccupanti se fossero riattivate usando TMR. Una spiegazione per questo fenomeno potrebbe risiedere in un neurotrasmettitore chiamato noradrenalina, che è notevolmente diminuito durante il sonno REM. Aiuta a controllare le risposte fisiologiche alla paura del nostro corpo, come aumento della frequenza cardiaca, sudorazione o dilatazione della pupilla.

Lewis sta indagando se attivare o meno i ricordi sconvolgenti durante il sonno può renderli meno angoscianti. "Abbiamo dati molto carini che suggeriscono che può", dice.

"L'idea è che se si riproducono questi ricordi in quel momento, in realtà non si può avere la risposta emotiva", dice Lewis. "Riesaminarlo senza la risposta fisiologica potrebbe aiutare le persone a scindere il ricordo dall'emozione".

Non è difficile immaginare la TMR come trattamento per i traumi, incluso il PTSD. È una prospettiva allettante, ma per ora, anche nelle prime prove che coinvolgono quelli con ricordi sconvolgenti, è troppo presto per trarre conclusioni, dice.

"Abbiamo bisogno di un buon database prima di poterlo trasferire ai pazienti, perché non è abbastanza chiaro cosa farà", dice Rasch. "Questo in realtà aiuta le persone a riattivare questa memoria traumatica durante il sonno o peggiora le cose?"

Rasch e i suoi colleghi stanno anche studiando come la TMR potrebbe facilitare l'apprendimento del vocabolario in lingua straniera.

E mentre la TMR sembra essere più utile per migliorare i ricordi che sono ancora in fase di consolidamento, potrebbe rivelarsi utile per aiutare i malati di Alzheimer a ricordare la strada di casa o riconoscere i familiari. I fisioterapisti potrebbero anche sfruttare la TMR per aiutare le persone a recuperare le capacità motorie dopo un ictus o una lesione.

È anche nel campo delle possibilità che la TMR possa persino influenzare il modo in cui la gente pensa. Dì che sei a una festa e avvisti il ​​tuo collega dall'altra parte della stanza. Tu saluti; non rispondono. Devi giudicare da solo se ti stanno snobbando o semplicemente non ti hanno visto. Corriamo situazioni similmente ambigue per tutto il tempo. Alcune persone, come quelle affette da ansia o depressione, hanno maggiori probabilità di fare un giro negativo su di loro.

IL GUASTO CON TMR

Nonostante l'arsenale di applicazioni per TMR, la sua influenza sulla memoria è sottile e non è chiaro per quanto tempo durano gli effetti. E altri nodi devono essere risolti.

Ad esempio, come appaiono i replay individuali nel cervello umano?

"Non sappiamo nemmeno come sia il segnale", dice Antony. Lui ei suoi colleghi stanno usando la TMR per illustrare la riproduzione della memoria nelle persone misurando la riattivazione dei soggetti delle immagini viste in precedenza con l'elettroencefalografia (EEG).

"L'olfatto è un trigger molto potente perché è direttamente collegato a questa regione del cervello che è collegata alla memoria, mentre i suoni … devono prima fermarsi alla stazione di rilancio".

Sia il suono che l'olfatto sono stati utilizzati con successo come spunti negli esperimenti TMR e ogni dominio ha i suoi vantaggi. L'olfatto, per cominciare, non è estraneo al mondo della scienza del sonno. Ci sono alcune prove che le erbe come la lavanda possono aiutarci a rilassarsi e alla deriva, e quell'odore può influenzare il contenuto emotivo dei sogni di una persona.

In effetti, il sistema olfattivo del cervello è strettamente connesso all'ippocampo e alle aree correlate alle emozioni come l'amigdala. Gli odori tipicamente non ci svegliano; vengono elaborati durante il sonno senza disturbarlo.

Lo stesso non vale per i suoni, che sono instradati attraverso il talamo."L'olfatto è un trigger molto potente perché è direttamente collegato a questa regione del cervello che è collegata alla memoria, mentre i suoni … devono prima fermarsi alla stazione di rilancio", dice Pereira.

Anche la calibrazione accurata dei suoni per la TMR è complicata. I rumori possono facilmente disturbare i dormienti. Eppure, "se le suoni troppo tranquillamente non sei del tutto sicuro che vengano registrate", dice Batterink. "Quindi può essere un po 'un delicato equilibrio tra ottenere il volume giusto su base individuale."

D'altro canto, il suono ha più successo nel citare le prestazioni delle abilità motorie che nell'odore; Le aree cerebrali coinvolte nell'elaborazione uditiva sono fortemente collegate alle aree motorie, dice Diekelmann.

Rispetto agli odori, i suoni sono anche più facili da controllare a casa, nel senso che gli scienziati potrebbero evocare una libreria quasi illimitata di essi. "Se volessimo 60 diversi odori che sono davvero distintivi gli uni dagli altri, sarebbe molto più difficile da organizzare", dice Lewis.

Un odore è uno strumento smussato che agisce su tutti i ricordi (appresi durante le sessioni di studio sperimentali) allo stesso modo. I suoni consentono un approccio più specifico, a grana fine, in grado di individuare i singoli ricordi.

Inoltre, i suoni possono essere riprodotti e elaborati più rapidamente di quanto possano fare gli odori. Un odore è uno strumento smussato che agisce su tutti i ricordi (appresi durante le sessioni di studio sperimentali) allo stesso modo. I suoni consentono un approccio più specifico, a grana fine, in grado di individuare i singoli ricordi.

Spunti a parte, se la TMR può uscire dal laboratorio, restano in sospeso altre considerazioni pratiche. Per l'uso a domicilio, gli scienziati dovrebbero sviluppare un gadget per identificare la fase del sonno di una persona e quindi consegnare una stecca al momento giusto. Le persone si abituano al suono, secondo la co-autrice Rebecca Spencer, dell'Università del Massachusetts Amherst.

Smith, che immagina di utilizzare la TMR per lo studio o lo sport, afferma: "L'idea attende una sorta di dispositivo o app molto semplice in grado di fare queste cose, anche se penso che sia del tutto possibile."

Rasch ei suoi colleghi stanno lavorando allo sviluppo di un dispositivo del genere, che registra il sonno di una persona e quindi presenta automaticamente le parole al momento giusto e al giusto volume. Si aspetta di avere una prova di principio in un anno o due, a quel punto troverà collaboratori per aiutare a progettare il gadget.

"Questo probabilmente coinvolgerebbe elettrodi o qualche tipo di dispositivo di registrazione del cervello … molto più semplice che nel laboratorio del sonno", dice.

IL LATO OSCURO DEL MESSAGGIO CON LA MEMORIA

Pasticciare con la memoria è un business pericoloso e ogni tecnologia, non importa quanto ben intesa, può essere usata per mezzi nefandi. Quando arriva il momento in cui TMR emergerà dal laboratorio, gli usi potenzialmente sinistri devono essere riconosciuti.

Una delle maggiori preoccupazioni deriva dal fatto che la TMR può influenzare il modo in cui la gente pensa. E la ricerca di Rasch su come può spostare i pregiudizi interpretativi (come percepiamo qualcuno che agisce nei nostri confronti) è solo l'inizio.

"Puoi usare la TMR per aiutare le persone a diminuire il loro pregiudizio, ma puoi anche semplicemente … cercare di convincere le persone che queste idee sono migliori o queste persone sono migliori"

Antonio è cauto nell'estrapolare da questo lavoro. "È promettente, ma non è stato dimostrato un collegamento diretto che possa curare il razzismo", dice.

"Puoi usare la TMR per aiutare le persone a diminuire il pregiudizio, ma puoi anche semplicemente … cercare di convincere le persone che queste idee sono migliori, o meglio queste persone", dice Pereira, che ha coautore un documento che rivede la promessa e insidie ​​della ricerca TMR.

Il brainwashing della TMR è improbabile, secondo i ricercatori. Ma ci sono altre preoccupazioni: immagina di trovarti in una stanza d'albergo e, mentre dormi, qualcuno intinge il profumo di un croissant particolarmente burroso. Mentre ti dirigi verso il bar per la colazione la mattina dopo, vedi la sfoglia in vendita. Sottoponi qualsiasi prodotto o idea al posto dei croissant e ottieni l'idea.

"Penso che il problema principale sia … se non sei informato su cosa sta giocando quando dormi", dice Rasch.

Se l'incarnazione più comune di TMR fosse uno strumento per incrementare l'apprendimento, il rischio di applicazioni dannose, per Antony, è probabilmente basso. La preoccupazione più importante, dice, è fare in modo che le persone conoscano i relativi costi e benefici.

"Ancora non capiamo esattamente come funziona", dice Pereira. "Non sai cosa succederà e quindi non dovresti andare in giro a provarlo da solo a casa."

Sono apparse alcune conseguenze negative degli esperimenti sulla TMR. Nell'esperimento sulla melodia di Lewis, ad esempio, le persone che hanno ricevuto la TMR hanno fatto peggio di altre nell'eseguire o decifrare la seconda sequenza non sincronizzata. Questo indica che i replay di memoria potrebbero essere una risorsa limitata all'interno del cervello.

"Se dimostri che questa è una tecnica sicura ed efficace per migliorare la cognizione, allora come decidi chi può accedervi e perché?"

Molti esperimenti suggeriscono un compromesso, in cui riattivare e aumentare così una memoria ha il costo di cementarne un'altra. Se la TMR comporta un guadagno di somma pari a zero, gli utenti potrebbero non riuscire a rafforzare le memorie su cui non si stanno concentrando. Gli studenti potrebbero, per esempio, plugare il vocabolario spagnolo a spese delle equazioni apprese in Trig.

Un'altra preoccupazione è che gli utenti di TMR potrebbero accidentalmente creare falsi ricordi. Questo accade già quando trasferiamo i ricordi nella memoria a lungo termine; le riattivazioni preservano o generalizzano l'essenza di un'esperienza, ma singoli dettagli possono crollare. È possibile che TMR stimoli questo processo.

E, come con altri potenziali strumenti per potenziare la funzione cognitiva, gli scienziati hanno motivo di essere cauti. "Facciamo qualcosa con il cervello in uno stato in cui il controllo cosciente è limitato", afferma Rasch. "Dobbiamo considerare quello.

Poiché non sappiamo ancora con certezza se la TMR abbia conseguenze a lungo termine sulla salute, Rasch dice che non lo raccomanderebbe ancora su larga scala, o in persone con condizioni come il DPTS. Ma per un uso semplice e individuale, come l'apprendimento del vocabolario, dice che probabilmente non c'è molto pericolo.

All'inizio, la TMR potrebbe essere costosa e conferire un vantaggio ancora maggiore alle persone che hanno denaro da bruciare.

"Se dimostri che questa è una tecnica sicura ed efficace per migliorare la cognizione", dice Pereira. "Allora come decidi chi può accedervi e perché?"

IL FUTURO DELLA MEMORIA

Prima ancora che venga dibattuta la questione dell'accesso e dell'intento, gli anni di ricerca devono ancora essere completati prima che gli scienziati inizino a speleggiare nel subconscio per estrarre, migliorare o alterare i ricordi. E per i ricercatori, il futuro TMR presenta è alla fine speranzoso, anche se è intriso di un po 'più di trepidazione.

Immagina questo scenario: tra vent'anni, si verificherà un evento terribile per il quale sei presente. Forse è successo sulla tua strada di casa una notte o mentre viaggiavi. In ogni caso, ti ha scosso profondamente e ti ritrovi perseguitato da ricordi terrificanti. Potresti impegnarti in una terapia standard per parlare, ma potresti anche scegliere di fissare un appuntamento con un medico più specializzato.

Durante la sessione, il dottore suonava un tono veloce o diffondeva un soffio di fragranza. Quel suono o profumo emerge di nuovo mentre ti godi del sonno di una normale notte nel suo ufficio, attivando e ricablando il ricordo mentre sogni. Ti sveglierai, libero dal ricordo malvagio come se non fosse nient'altro che una talpa che doveva essere laserata. Al mattino, firmerai alcuni fogli che scuotono la mano del dottore.

Ciò che avrebbe potuto cicatrizzare e modellare il cervello è stato rimosso. Non è nemmeno un ricordo di un ricordo: è semplicemente sparito. Sei libero di andare avanti, senza impedimenti, nel futuro.