狗狗睡觉时记忆力更强

脑电图研究表明睡眠能增强学习能力

狗狗睡觉时会发生什么?

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本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


一位哈佛医学院的教授最近在互联网上引起轰动:“由于狗狗通常非常依恋它们的人类主人,所以你的狗狗很可能梦到你的脸、你的气味以及取悦你或惹恼你,”心理学家迪尔德丽·巴雷特告诉《人物》杂志

然后各地的心都融化了

巴雷特的睡眠研究侧重于人类,而对进化心理学的兴趣帮助她考虑非人类哺乳动物的睡眠。她指出,两者都有相似的睡眠周期,这可能暗示睡眠质量或体验方面存在相似之处。


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但是昨天在《科学报告》上发表的一项开放获取研究,从推断转向了硬数据。匈牙利的研究人员设计了一种方法,可以无创地窥视睡着的狗的大脑,以探索它们睡眠的内容和功能。

狗狗的睡眠有很多好处,包括但不限于可爱可爱和更多的可爱。但你也可能听说过睡眠对记忆有好处。在重大考试之前,我们经常被告知,“好好休息一晚”,这实际上是“给记忆巩固一个机会”的简称。“记忆巩固”是指你的大脑将信息碎片整合起来,并将它们打包成可在未来使用的记忆的过程。

记忆对狗狗也很重要。工作犬需要学习并保留各种工作特定的技能,而伴侣犬通常会学习基本技能,以便与人类成功地生活在一起。当一只狗学习新东西时,睡眠可以帮助它更好地执行这些技能吗?训练课程应该包括午睡时间吗?

匈牙利科学院的安娜·基斯和她的同事(包括著名的家庭犬项目的成员)着手探索伴侣犬的睡眠和记忆之间的关系。他们的研究包括两个实验:第一个实验给狗狗一个学习任务,然后通过无创的脑电图(EEG)来窥视它们的睡眠,脑电图是一种使用连接到头皮的小电极来检测大脑电活动的测试。第二个实验探讨了不同的学习后活动(如睡眠)是否会影响短期和长期的记忆巩固。所有实验都是在获得同意的伴侣犬及其乐于助人的主人的参与下进行的。

首先是睡眠研究,如果你想说得高大上一点,也可以称为多导睡眠图。15只伴侣犬参与了学习和非学习两种情况。实验人员用外语(英语)教狗狗“坐下”和“躺下”的指令。正如你所预料的那样,在非学习情况下没有发生任何学习——狗狗只是练习它们已经知道的匈牙利语的“坐下”“躺下”指令。没什么新东西。老套路。(大多数狗狗不戴帽子。旧项圈?)

在实验的关键阶段,狗狗们去睡觉了(天啊,我太喜欢科学了)。接下来三个小时,狗狗的睡眠相关大脑活动被监测。之后,学习组的狗狗被重新测试了英语的“坐下”和“躺下”,以确定睡眠是否帮助狗狗处理了它们所学到的东西。

记录设置。图片来源:安娜·基斯

不仅睡眠影响了狗狗的学习,学习也影响了狗狗的睡眠。小睡过后,狗狗对英语的“坐下”和“躺下”反应更好。但在学习组的狗狗重新测试之前,非快速眼动睡眠阶段(无梦睡眠部分)的脑电图谱中突出了两种显著的波形模式。δ功率增加,与人类发现的相似,而α活动减少,这可能表明“学习后睡眠深度增加”。

这两个发现是相关的。狗狗学习了一项任务,这改变了它们睡眠期间的大脑活动,然后它们在该任务上的表现更好。“这表明新获得的信息在睡眠期间被重新处理和巩固,”基斯通过电子邮件解释道。更具体地说,睡眠后表现的提高与某些脑电图模式之间的相关性“是最强烈的指标,表明我们看到学习后睡眠脑电图的变化在功能上与记忆巩固相关,”基斯补充道。

太棒了。小睡可以提高后续表现(至少对于这种类型的指令学习任务)。但是我们如何让事情坚持下去呢?睡眠对于保留信息而言,比其他策略更有效还是更无效?第二个行为实验调查了不同的学习后活动(包括睡眠)对后续记忆的影响。

53只新的伴侣犬学习了用新的单词(还是英语)表达的“坐下”和“躺下”。然后,狗狗被分为四种不同的学习后小组,在接下来的一个小时里,它们要么睡觉、散步,要么学习更多(通过诱导训练方法学习新行为),要么吃东西和玩Kong狗狗玩具。一个小时结束后,狗狗们重新测试了它们刚刚学到的英语指令。*

学习后的活动类型似乎会影响狗狗的短期表现,但并不完全如研究人员所预期的那样。在短期内,睡眠和散步都能提高后续表现,而更多的学习和玩Kong玩具则没有。

另一方面,当狗狗们一周后回来时,据推测经过多次睡眠,睡眠、散步和玩Kong玩具的狗狗在英语指令方面的表现明显提高。进行更多学习的狗狗没有提高。

值>0表示在给定场合表现有所提高,而值<0表示表现下降。图3 图片来源:基斯等人 2017

狗狗爱好者通常会从狗狗做得“对”或“错”的角度来考虑学习和服从。这项研究提醒我们,学习周围的因素会影响记忆巩固和以后的表现。

基斯建议:“学习新指令后,应进行不干扰这种新记忆痕迹的活动(例如,睡觉、散步、玩耍,但不要学习其他东西),以便在长期内获得最高的后续表现。”

与此同时,基斯指出,如果午睡时间超过一小时(可能需要记忆巩固才能完全发生),或者如果狗狗醒来后有更多的时间来摆脱睡意再进行任务,那么睡眠状态下的狗狗可能会表现得更好。人类睡眠科学家将醒来后几分钟内认知能力下降的这种现象称为“睡眠惯性”。别假装你从来没有醒来、走到浴室,然后试图用梳子刷牙。由于尚未确定狗狗的睡眠惯性间隔,基斯说,他们不能排除狗狗在重新测试时仍然是睡眠僵尸的可能性。

对狗狗和睡眠的无创研究是新课题。我们还没有研究过你的狗狗是否在梦到你的脸或你美妙的气味,但如果你关心狗狗的学习,这项研究表明你应该给睡眠一个机会。

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* 也许你想知道,为什么在学习后没有一种让狗狗简单休息(而不是睡觉),然后测试它们记忆的情况。这种清醒的“休息”情况通常在人类记忆巩固研究中出现,因为它与“睡眠”情况最接近。但是,研究人员解释说,狗狗没有包括这种情况,“因为要求狗狗在保持躺姿一小时的同时防止它们入睡,可能会给动物带来压力。众所周知,压力会对记忆产生影响,也会引起动物福利问题,因此我们决定避免这种情况。”

参考文献

Kis等人。(2017)。睡眠和学习在狗狗(犬属)中的相互影响;一项脑电图和行为研究。《科学报告》7,41873。

Kis等人。(2014)。为狗狗(犬属)开发一种无创多导睡眠图技术。《生理学与行为》,130,149-156。

Affenzeller等人。(2017)。学习后的玩耍活动可以提高拉布拉多犬(犬属)的训练表现。《生理学与行为》,168,62-73。

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