Высокоинтенсивная тренировка перед сном и память

Может ли тренировка перед сном помочь вам лучше учиться?

Результаты нового исследования с участием 20 здоровых участников показали, что выполнение высокоинтенсивных тренировок после учебной задачи улучшило показатели декларативной памяти на следующее утро, что позволяет предположить, что формирование ночной памяти также улучшилось.

Декларативная память – тип памяти, при котором имеющийся опыт или информация актуализируется произвольно и сознательно.

Упражнения также снижали длительность фазы сна с быстрым движением глаз (REM-сон), не влияя на другие стадии сна, что является косвенным доказательством того, что тренировки могут способствовать формированию долговременной памяти за счет изменений в архитектуре сна.

Одна из самых увлекательных и важных функций нашего мозга — создание и хранение воспоминаний. Именно так мы учимся, развиваемся и адаптируемся к окружающей среде.

Мы формируем и сохраняем воспоминания во время сна, особенно медленного сна (non-REM, N2) и медленноволнового сна (slow-wave, N3), когда наш мозг консолидирует факты (что известно, как декларативная память) и закрепляет двигательные навыки (что известно, как процедурная память).

Наряду со сном, физические упражнения все чаще признаются мощным инструментом улучшения памяти. Недавний метаанализ показал, что аэробные упражнения улучшают консолидацию памяти. Кроме того, упражнения, выполняемые перед каким-то учебным заданием, были лучшим средством для формирования памяти вне сна, а упражнения, выполняемые после учебного задания, улучшали консолидацию памяти, зависящей от сна. Высокоинтенсивные упражнения были более эффективными, чем упражнения меньшей интенсивности.

Другими словами, высокоинтенсивные упражнения, выполняемые в непосредственной близости от какой-то задачи, могут улучшить освоение этой задачи.

Как вообще упражнения могут способствовать обучению и формированию памяти? Они увеличивают уровень катехоламинов и так называемых нейротрофических факторов (отвечающих за рост мозга), а также улучшают пластичность мозга и его функциональные связи. Эти механизмы, работая независимо или вместе, могут улучшать формирование памяти.

Exercise Training Improves Memory Performance in Older Adults: A Narrative Review of Evidence and Possible Mechanisms

Но физические упражнения также улучшают сон. При "правильном" времени тренировки, упражнения могут увеличить продолжительность сна, изменить структуру сна и изменить ритмы мозга, связанные с формированием памяти, что может быть связано с изменениями концентрации гормона стресса кортизола, температуры тела и частоты сердечных сокращений в ночное время.

Могут ли физические упражнения и сон действовать сообща, способствуя формированию памяти?

Предыдущие исследования показали, что короткий дневной сон после тренировки улучшает формирование памяти. Однако неизвестно, будут ли наблюдаться аналогичные эффекты при полноценном ночном сне.

Это кажется логичным, но до сих пор никто не проверял этого экспериментально.

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Journal of Sleep Research, приняли участие 20 здоровых активных участников (средний возраст 23 года: 10 женщин и 10 мужчин), которые выполнили два различных экспериментальных условия в случайном порядке:

В одном случае участники выполняли обучающую задачу, за которой следовали 16-минутная высокоинтенсивная интервальная тренировка (HIIT). Протокол HIIT включал три 3-минутных интервала при 90% максимальной выходной мощности участника, перемежающихся 2-минутными интервалами восстановления при 45% максимальной выходной мощности.
В другом условии участники выполняли ту же задачу, за которой следовал 16-минутный период отдыха (просмотр документального фильма о природе).

Протокол исследования

Учебная задача включала два теста: тест постукивания пальцем (для процедурной памяти) и тест парных ассоциаций (для декларативной памяти).

В тесте парных ассоциаций участникам представляются пары предметов, таких как рыцарь-небо, слон-дом, цветок-камера и так далее. Позже им дается левый член пары (например, рыцарь) и их просят вспомнить правый член пары (небо).

Тест постукивания пальцем следует проводить как левым, так и правым указательными пальцами в течение примерно 10 секунд каждый. Пациент должен продолжать постукивать указательным пальцем по столу до тех пор, пока его не попросят остановиться.

После одного из заданий и тренировки (или отдыха в группе контроля) участники спали всю ночь в лаборатории, где их сон контролировался с помощью электродов, помещенных на голову — процедура, известная как полисомнография (ПСГ). Измерялись следующие переменные: общее время сна, пробуждение после начала сна и время, проведенное на различных стадиях сна.

На следующее утро участников проверяли на то, насколько хорошо они "усвоили" информацию во время задач, выполненных накануне.

Результаты

Производительность (запоминание) в тесте с парными ассоциациями была лучше при условии выполнения упражнения по сравнению с контролем, что указывает на то, что упражнения улучшают декларативную память. Тем не менее, не было обнаружено никаких различий в эффективности обучения при тесте с постукиванием пальцами, что указывает на то, что упражнения перед сном, по-видимому, не улучшают процедурную память.

Упражнения перед сном также уменьшили долю времени, проведенного в фазе быстрого сна (REM-сон), но не повлияли на стадию N2 или N3 по сравнению с группой контроля.

Были ли изменения стадий сна связаны с сохранением памяти? Явной связи не было.

Изменения фаз сна N2 и N3 не коррелировали с изменениями производительности в тесте с постукиванием пальцем или в тесте с парными ассоциациями.

Была выявлена незначимая связь между увеличением продолжительности сна стадии N2 и изменениями в сохранении процедурной памяти.

Сравнение параметров памяти и сна в условиях тренировки (EXE) и покоя (REST). (a) Среднее удержание в тесте с парными ассоциациями (PAL); (b) среднее сохранение задачи в тесте с постукиванием пальцами (FTT); (c) средний процент фаз сна N2, N3 и REM на основе общего времени сна (TST).

В ходе дальнейшего анализа ученые также исследовали влияние физических упражнений на активность сигма-ритма сна (сигма-ритм или веретена сна — это тип мозговых волн, возникающих во время сна с медленными движениями глаз) и медленноволнового сна — так называемой микроструктуры сна.

Между условиями (тренировка и отдых) не наблюдалось никаких различий в количестве веретен сна, плотности веретен, колебаниях сна или медленноволновой активности, а также не было связи между изменениями этих параметров, связанных со сном, и тестом на память, проводимой на следующее утро.

Корреляция разницы между отдыхом (REST) и тренировкой (EXE) между фазой N2 и автономной сменой задачи в тесте с постукиванием пальцами (FTT).

О чем это говорит?

Эти результаты «предполагают потенциальную связь между изменением режима сна и формированием долговременной памяти, вызванной физическими упражнениями».

Вопреки гипотезе авторов, упражнения перед сном не повлияли на фазу N2 или медленный сон. Это могло быть связано с продолжительностью тренировки (всего 16 минут) или с тем, что тренировка проводались перед сном. Участники завершили упражнение около 20 часов и легли спать в 23 часа. Возможно, более длительный перерыв между физическими упражнениями и сном привел бы к изменению архитектуры сна.

Обнаружение того, что больший объем фазы сна N2 связан с лучшим сохранением памяти, дает (пусть и слабые) доказательства того, что упражнения влияют на обучение и формирование памяти посредством изменения стадий сна.

Несмотря на то, что исследователи предположительно собирали данные о субъективном качестве сна, в статье об этом не сообщалось, поэтому неизвестно, чувствовали ли участники, что они стали лучше или хуже спать после тренировки.

Следует считать эти результаты предварительными — особенно учитывая, что они применимы только к декларативной памяти, измеренной с помощью одного теста на память в небольшой группе молодых здоровых взрослых — будущие исследования расширят наше понимание взаимодействия сна, упражнений и памяти.

Тем не менее, здесь есть несколько интересных практических выводов:

Если вы готовитесь к какому-то тесту, презентации или хотите улучшить "ночное кодирование" важной информации, совмещение упражнений и учебного задания за несколько часов до сна может быть эффективным приемом для формирования долговременной памяти.
Хорошей новостью является и то, что упражнения не обязательно должны быть длительными, а только интенсивными. Наверно, 15 минут высокоинтенсивных упражнений достаточно, чтобы способствовать улучшению памяти и обучаемости. Стоит попробовать этот прием в следующий раз, когда вам понадобится что-то быстро запомнить.
Ключевым моментом здесь является нахождение тонкой грани между тренировками достаточно близко ко сну, что будет способствовать полезным процессам, но не настолько близко, чтобы нарушить сон, что всегда возможно при высокоинтенсивных упражнениях. скорее всего, вам потребуется несколько экспериментов, чтобы сделать все правильно.