Нейробиологи выяснили, как перерывы в обучении улучшают память

В конце 19 века немецкий психолог Герман Эббингауз опубликовал книгу, посвященную исследованию памяти и обучения. Он был первым, кто описал явление обучения, получившее название «эффект интервала».

Эффект интервала предполагает, что информация более эффективно кодируется в долговременной памяти, когда учебные занятия чередуются с перерывами. Более 100 лет исследований подтвердили это наблюдение, но до сих пор неясно, как именно укрепляется память за счет интервалов между учебными занятиями.

Чтобы лучше понять, как работает эффект интервала, ученые исследовали мозг мышей, проверяя их с помощью повседневной задачи на память. Животные должны были найти в лабиринте кусочек шоколада. У них было три возможности поохотиться за призом, каждый раз с шоколадом в одном и том же месте.

Исследователи экспериментировали с разными временными интервалами между каждой из трех попыток поиска шоколада. Интересно, что в краткосрочной перспективе более длительные перерывы между охотой за призами, казалось, мешали животным запоминать, где находится шоколад.

«Мыши, которых тренировали с более длинными интервалами между фазами обучения, не могли запоминать положение шоколада быстро», — говорит Аннет Глас, нейробиолог из Института Макса Планка, работавшая над исследованием. «Но на следующий день, чем дольше паузы, тем лучше была память у мышей».

Рассматривая активность нейронов в дорсальной медиальной префронтальной коре, области мозга, лежащей в основе процессов обучения, исследователи ожидали увидеть последовательные фазы обучения, реактивирующие одни и те же нейронные пути.

«Если три фазы обучения следуют друг за другом очень быстро, мы интуитивно ожидали, что активируются одни и те же нейроны», — говорит Питер Гольтштейн, другой исследователь, работающий над проектом.

«В конце концов, это тот же эксперимент с той же информацией. Однако после длительного перерыва можно было бы предположить, что мозг интерпретирует следующую фазу обучения как новое событие и обрабатывает ее с помощью других нейронов».

Но все оказалось с точностью до наоборот. Только с более длинными перерывами между фазами обучения были обнаружены сходные паттерны активности нейронов. Короткие последовательные фазы обучения, по-видимому, представлены разными группами нейронной активности.

Ученые говорят, что это, по-видимому, указывает на то, что перерывы между фазами обучения могут укрепить пути долговременной памяти. И этот механизм играет роль в часто наблюдаемом эффекте интервала.

Было обнаружено, что у мышей оптимальный интервал между фазами обучения составлял 30 или 60 минут. Только эти интервалы улучшили восстановление долгосрочной памяти на следующий день.

Более короткие или более длительные промежутки времени между этапами обучения не приносили особых преимуществ для сохранения памяти на следующий день.

«В целом, наши данные показывают, что пробный интервал увеличивает силу связи внутри ансамбля [нейронов], делая память более устойчивой и увеличивая вероятность ее извлечения», — заключают исследователи.

«Наши результаты представляют собой первое прямое описание того, как активность одной и той же популяции нейронов во время кодирования и извлечения памяти опосредует эффект пространственного распределения — это явление, первоначально описанное более века назад».