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狗睡觉时记忆增强 ——脑电图表明睡眠可以提高学习能力

作者: admin 来源: 未知


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当狗睡觉的时候会发生什么?(图片来源:Sashank Saye Unsplash

最近,一位哈佛大学医学院教授震惊了网友:“一般情况下,因为狗经常陪伴在主人身边,因此它很有可能会梦到你的脸、你的气味、讨你喜欢或惹恼你,”心理学家Deirdre Barrett告诉《人物》杂志。各地网民一片哗然

Barrett侧重于人类的睡眠研究,然而对进化心理学的兴趣使她考虑到了非人类哺乳动物的睡眠。她指出,两者有着相似的睡眠周期,这可能表明其睡眠质量或经历也类似。

然而,昨天Scientific Reports发布的一项开放数据研究使外推法走向了硬数据。匈牙利的研究人员发明了一种非侵入式方法检测睡眠中狗的大脑,从而探究其睡眠的内容和功能。

睡眠对于狗来说有多种好处,包括但不限于可爱、可爱、更可爱。你可能也听说过睡眠有益于记忆。在大型考试之前,经常有人对我们说“睡个好觉”,这实际上是为了更好地完成记忆巩固。“记忆巩固”是一个大脑将信息碎片拼凑起来并封装成记忆供后续使用的过程。

记忆对于狗来说也很重要。工作犬需要学习并记住多种特定职业技能,伴侣犬经常学习基本技能以便顺利地和人类一起生活。当狗学到新东西以后,睡眠能帮助它更好地执行这些技能吗?午睡时间应该加入到培训中吗?

匈牙利科学院的Anna Kis与同事以及知名的Family Dog Project中的成员开始探索伴侣犬的睡眠和记忆之间的关系。他们的研究涉及两个实验:第一,教给狗一个学习任务,之后通过非侵入式脑电图(EEG)观察其睡眠,这是一种使用附着于头皮的微小电极探测脑电活动的实验方法;第二个实验是探究不同形式的学习后活动(如睡眠)是否会在短期或长期对记忆巩固产生影响。所有的实验都是在征得陪伴犬及其主人的同意后进行的。

首先,睡眠研究又称多导睡眠图(如果你想把它说得奇特一点)。15只陪伴犬参加了学习条件和非学习条件下的实验。实验者用外语(英语)教给狗“坐”和“躺”的指令。正如你所预料的,在非学习条件下没有产生学习,它们只是练习了已经知道的匈牙利语的“坐”和“躺”指令。没有什么新的。都是旧知识。

在实验的关键阶段,狗睡着了(天啊,我爱科学)。在接下来的三个小时我们监测了狗在睡觉时相关的大脑活动。后来,我们又对学习条件下的狗用英语进行“坐”和“躺”指令的测试,以判断睡眠是否有助于狗处理所学到的东西。

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记录装置。(图片来源:Anna Kis

睡眠不仅会影响狗的学习,学习也会影响狗的睡眠。狗在小睡一会儿之后执行英语的“坐”和“躺”指令会完成得更好。学习条件下的狗即使在复检之前,其非快速眼动期(睡眠中无梦的部分)的脑电图中也有两个显著的脑波模式。与人类相似,其δ波增强,α波减弱,这表明“学习后的睡眠深度增加了”。

这两个发现是相关的。狗学习了一项任务,在睡眠时这个任务会改变其大脑活动,之后,它们在这项任务上会表现的更好。“这表明,狗在睡眠时会巩固和再加工新学到的信息,”Kis在邮件中解释道。更具体地说,睡眠之后表现能力的提高和脑电模式之间的关系“是学习之后睡眠脑电图的改变与记忆巩固功能性相关的最强指标”Kis补充道。

好的。小睡一会儿可以提高醒后的表现能力(至少在学习指令任务中是如此)。但是我们是如何记住东西的呢?睡眠比其他记住信息的方法是有效还是无效呢?第二个行为实验研究了不同学习后活动(包括睡眠)对后续记忆的影响。

53只新陪伴犬学习“坐”和“躺”指令(同样是英语)。之后,这些狗被分成四组,在接下来的一个小时里分别从事睡觉、散步、学习更多指令(通过诱导学习法学习新指令)或者与玩具进食和玩耍。时间到,我们对这些狗重新测试它们刚才学过的英语指令。*

短期来看,学习之后的活动会影响狗的表现能力,但是与研究人员预期不完全相同。从短期来看,睡眠和散步均能提高后续的表现,但是学习更多和与玩具玩耍不能达到这样的效果。

另一方面,狗在一周以后回来检测,可能经过了多次睡眠,睡眠组、散步组和玩耍组在英语指令方面表现出显著的提高。而学习组没有提高。

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数值大于0表示所给情况下的表现能力提高,数值小于0表示表现能力下降。(图片来源:Kis . 2017

爱犬人士经常遵循根据狗做的“对”或“错”的原则来考虑学习。这项研究提醒我们,与学习相关的一些因素可以影响记忆巩固和后续的表现。

Kis建议:“在学习一个新指令之后应该安排一些不会干扰这些新的记忆痕迹的活动(如:睡觉、散步、玩耍,不能是学习其它东西),从而最终达到最好的后续表现。”

同时,Kis说道,如果狗的睡眠时间达到一小时以上,其表现能力可能会更佳(可能是使记忆巩固更加充分),或者,醒来以后,在执行任务之前给它们一些时间摆脱困意。人类睡眠学家把这种醒来之后的几分钟认知能力下降的现象叫做“睡眠惯性”。不要假装你从没醒来,走到卫生间用梳子刷牙。Kis说,由于对于狗的睡眠惯性时间间距还不确定,他们不排除在复测的时候这些狗仍处于熟睡状态。

对狗和睡眠采用非侵入式研究是一种新方法。我们还没有研究你的狗是梦到了你的脸还是你的气味,但是如果你关心狗的学习,这个研究提示你让它们睡个好觉。

 

注释:*也许你在想为什么不设置一个学习之后仅仅是休息而不是睡觉的实验条件,之后对它们的记忆进行测试。这种醒着的休息状态在人类的记忆巩固研究中是典型的,因为这是最接近睡眠的状态。但是这种状态在狗身上是不存在的,研究人员解释道,“让狗保持躺着的姿势一个小时却阻止其入睡,在动物身上可能会导致情绪紧张。已知紧张会对记忆产生影响,而且有动物保护问题,因此我们决定取消了这种条件。

 

 

本文观点仅代表作者,不代表《科学美国人》。

 

(翻译:么宇辉;审校:杨玉洁)


文章来源[SCIENTIFIC AMERICAN]

https://blogs.scientificamerican.com/dog-spies/memory-wins-when-dogs-sleep/

 


关于我

Julie Hecht

Julie Hecht是犬类行为研究员,科学作家,纽约市立大学研究生中心博士生。