N2 שינה עמוקה מכוח את הרגע הבא שלך, המחקר חושף

תנומה מהירה עם שינה עמוקה של N2 עלולה לפתוח תובנות נסתרות, שכן מדענים מוצאים דפוסי גלי מוח במהלך השינה בצורה הטובה ביותר לחזות את אותם רגעים פורצים.

מחקר: N2 שינה מקדמת את התרחשותם של רגעי 'AHA' במשימת תובנה תפיסתית. קרדיט תמונה: Hlib Shabashnyi / Shutterstock

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת ביולוגיה של PLOSהחוקרים מצאו תפקיד שלב שינה 2 (N2) ופעילות עצבית אפרודיית בתובנה.

תובנה, או "רגע אהה", היא תופעת למידה ייחודית שמושכת עניין מחקרי משמעותי. המנגנונים העצביים והקוגניטיביים העומדים בבסיס התובנה תוארו כמייצגים מחדש של ייצוגי המשימות הקיימים. תובנה מאופיינת לעתים קרובות בשלושה תכונות עיקריות: 1) עלייה פתאומית ולא לינארית בביצועי המשימות, 2) עיכוב משתנה וספונטני לפני שמתרחשת תובנה, ו -3) התרחשות סלקטיבית אצל אנשים מסוימים.

שינה היא גורם פוטנציאלי המאפשר את התרחשות התובנה. מחקר אחד הציע כי שנת לילה שלמה מועילה לתובנה ומצאה כי יותר מפי שניים מהמשתתפים היו בעלי תובנה לגבי כלל נסתר של משימה לאחר השינה. עם זאת, מחקרים אחרים לא מצאו השפעה מועילה של שינה על תובנה.

ממצאים שונים אלה עשויים לנבוע משלבי שינה ספציפיים המשפיעים באופן דיפרנציאלי בתובנה. לדוגמה, מחקר משפיע על 2021 על ידי לקו ועמיתיו הציע כי שינה N1, שלב השינה הקל ביותר, הייתה "נקודה מתוקה יצירתית" לזכות בתובנה.

יתר על כן, משימות קוגניטיביות מובחנות נהנות באופן שונה משינה. המחקר הנוכחי השתמש באופן ספציפי במשימת תובנה תפיסתית (משימת מתג האסטרטגיה הספונטנית התפיסתית, PSSST), בניגוד למשימות המתמטיות המשמשות במחקר קודם, מה שעשוי להשפיע על אופן שלבי שינה משפיעים על תובנה.

המחקר והממצאים

במחקר הנוכחי, החוקרים בדקו את הקשרים בין תובנה לשלבי שינה שונים בשכפול רעיוני מראש של העבודה על ידי Lacaux et al. הם גייסו אנשים בגילאי 18-35 עם מחזור שינה רגיל וללא עיוורון צבע, קושי למידה או הפרעות שינה. המשתתפים ביצעו משימת תובנה תפיסתית לפני ואחרי תנומה קצרה.

למשתתפים הוצגו גירוי של נקודות סגולות או כתומות שנזעו באחד מארבעת הכיוונים האורתוגונליים. תנועת DOT הציגה רמות רעש משתנות בין ניסויים, מה שהפך את שיקול הדעת לקל יחסית או מסובך יותר במחקרים שונים. המשימה העיקרית כללה תשעה בלוקים, שכל אחד מהם כלל 100 ניסויים, שבמהלכם נדרשו המשתתפים ללחוץ על כפתור בתגובה לגירוי המוצג ולצפות במשוב המתקבל.

רק תנועת גירוי מתואמת עם תגובה נכונה בשלושת הבלוקים הראשונים. לאחר 3.5 חסימות, צבע הגירוי החל גם לחזות את התגובה הנכונה. למשתתפים הורשו תנומה של 20 דקות לאחר ארבעה חסימות, שבמהלכן נבדקו פעילות שינה ומוח באמצעות אלקטרואנספלוגרפיה (EEG). בהמשך, המשתתפים השלימו את חמשת הבלוקים הנותרים.

השינוי העדין במבנה המשימות מאמצע החסימה הרביעית סיפק הזדמנות נסתרת לשיפור האסטרטגיה באמצעות תובנה. יתר על כן, התובנה נעקב אחר מעקב אחר עלייה מהירה בביצועים בניסויים עם רעש גבוה. הביצועים בניסויים עם רעש גבוה היו יציבים לפני ששונו מבנה המשימה. מעבר פתאומי לדיוק גבוה בניסויים עם רעש גבוה יכול היה להצביע על תובנה (צוברת) לגבי האסטרטגיה מבוססת הצבעים.

ראוי לציין כי 15 נבדקים זכו לתובנה לפני הנמנם והוחרגו מניתוח. איכות נתוני EEG מנעה סיווג שינה לשבעה מקרים. ככאלה, 68 נבדקים נכללו בניתוח נתונים שלאחר NAP. מתוכם, 48 משתתפים (70.6%) סבלו משיפור פתאומי ולא לינארי בביצועים לאחר NAP והיו מרובדים כמשתתפי תובנה.

לנבדקי התובנה היה דיוק ממוצע גבוה יותר באופן משמעותי בין סוגי הניסוי וזמני התגובה הנמוכים במחצית הראשונה של בלוק 8. המחברים מציעים כי הדבר מצביע על תקופת NAP שיפרה את התובנה, מכיוון ששיעור התובנה של 70.6% הוא גבוה משמעותית מאשר שיעור 49.5% שנצפה במחקר קודם על אותה קבוצה, שהשתמשה במשימה דומה אך לא הייתה לה תקופת עיכוב. עם זאת, המחברים מציינים גם את האזהרה החשובה שהמחקר עשה "לא הציג מניפולציה אקראית של שינה, מנוחה ערה וללא מנוחה."

יתר על כן, המשתתפים היו מרובדים לשלוש קבוצות על פי מצב הערנות שלהם במהלך מנוחה: ללא שינה, שלב שינה 1 (N1) או שינה N2. שמונה עשרה אנשים היו ערים במהלך מנוחה, 22 הגיעו לשינה של N1 ו -28 הגיעו לשינה של N2.

כ- 85.7% מקבוצת השינה N2 השיגו תובנה, ואילו 63.6% מקבוצת השינה N1 צברו תובנה. לעומת זאת, רק 55.5% מאלו שהיו ערים קיבלו תובנה. בניגוד לממצאים הקודמים, המחקר נועד לשכפל את התוצאות; עם זאת, לא מצא שום הוכחה לכך ששינה N1 מקדמת תובנה. במקום זאת, החוקרים בדקו האם שינה N2 הייתה המניע העיקרי של התובנה. הבדיקה המדויקת של פישר הצביעה על שכיחות תובנה גבוהה משמעותית בעקבות שינה N2 מאשר ללא שינה. התוצאות לא השתנו כאשר נבדקו נבדקים עם פרקי שינה קצרים של N2.

ראוי לציין כי למרות ששכיחות התובנה הוגדלה עם שינה של N2, לא הייתה השפעה על תכונות התובנה (פתאמות, עיכוב וסלקטיביות). המשמעות היא ששינה של N2 הגדילה את תדירות התובנה אך לא שינתה עד כמה בפתאומיות, באופן סלקטיבי, או באיזה תובנות עיכוב התרחשה אצל אלה שחוו אותה. בעוד שההשערות העיקריות לגבי שלבי שינה נרשמו מראש, ניתוחים גישושיים נוספים בדקו את הקשר בין פעילות עצבית אפריודיית לתובנה, מכיוון שמחקרים קודמים העלו כי סדירות ורעש מקלים על שינויים בביצועים פתאומיים (אפיון תובנה) והיו קשורים לפעילות Aperiodic.

כיוון שכך, פעילות עצבית אפריודיית במהלך כל תקופת התנומה כמתה על ידי המדרון הספקטרלי של ספקטרום הכוח EEG. המדרון הספקטרלי היה קשור לשלבי שינה והיה הכי שטוח בקבוצה ללא שינה ותלולה ביותר בקבוצת השינה N2. חשוב לציין כי השוואות מודלים סטטיסטיים חשפו כי המדרון הספקטרלי בלבד הוא המנבא העצמאי הטוב ביותר לתובנה, תוך שהוא מציג את השפעת שלב השינה עצמו.

לבסוף, הצוות מצא כי המדרון הספקטרלי לבדו מנבא בצורה הטובה ביותר תובנה, ולא שלב שינה או את השילוב של שיפוע ספקטרלי ושלב השינה. עם זאת, ניתוחים על פעילות מתנדית לא הראו קשרים עם תובנה.

מסקנות

לסיכום, הממצאים מצביעים על השפעה מועילה של שינה N2 על הסבירות לתובנה. המדרון הספקטרלי של ספקטרום הכוח EEG הסביר שונות נוספת בסבירות לתובנות מעבר לשלבי שינה והיה המנבא האינדיבידואלי החזק ביותר במודלים סטטיסטיים. לפיכך, פעילות עצבית אפרודיית אך לא פעילות מתנודדת הייתה הגורם הנוסף לקידום תובנה. מכיוון שהמדרון הספקטרלי הופך להיות תלול יותר עם שינה ומנבא תובנות מעבר לשלבי שינה בלבד, שינה עמוקה יותר עשויה להיות נחוצה לתובנה.

הכותבים משערים כי תהליכים המתרחשים בשינה עמוקה יותר, כמו גודל סינפטי (סוג של סדירות עצבית), עשויים לעזור ביצירת "צפחה נקייה" המאפשרת למשתתפים לגלות ביתר קלות את האסטרטגיה הנסתרת והאופטימלית לאחר התנומה. מחקרים עתידיים עשויים להעריך את ההשפעה של לילה שלם של שינה ומשימות שונות לא תפיסיות או לא-מתמטיות.