Sen to szczególny stan fizjologiczny, który charakteryzuje się obniżoną wrażliwością na bodźce zewnętrzne, zredukowaniem aktywności motorycznej i aktywności kory mózgowej oraz zredukowaniem innych czynności fizjologicznych organizmu. Wyróżniamy dwa główne rodzaje snu: sen o wolnych ruchach gałek (NREM z ang. non-rapid eye movement), w którym następuje głęboki wypoczynek oraz sen o szybkich ruchach gałek (REM z ang. rapid eye movement), w którym obserwujemy całkowite zwiotczenie mięśni oraz występowanie marzeń sennych.

Mózg w trakcie snu potrafi przetwarzać informacje sensoryczną. Prezentacja znaczących dla uczestnika badania bodźców w trakcie snu (np.: wymawianie jego imienia),  powoduje inną odpowiedź mózgu niż na bodźce nieznaczące (jak imię kogoś innego czy nieznane dźwięki). Ponadto, bodźce sensoryczne prezentowane w trakcie snu mogą wzmacniać poprzednio nabywane informacje. Gdy przyswajaniu wydarzeń towarzyszył jakiś zapach, prezentacja tego zapachu w trakcie snu spowoduje wzmocnione przypomnienie danego wydarzenia po przebudzeniu. Dodatkowo, ostatnie doniesienia naukowe opisują proces uczenia się w trakcie snu indukowanego lekami oraz w trakcie snu wolnofalowego u ludzi bez udziału hipokampa (główny narząd w mózgu odpowiedzialny za proces uczenia się). Podobny rodzaj uczenia się zaobserwowano u młodych i dorosłych osobników szczura. Należy zaznaczyć, że wcześniejsze próby zaobserwowania procesu uczenia się w trakcie snu z udziałem mechanizmów zależnych od hipokampa nie powiodły się.

Zapachy nie budzą

Wcześniejsze dane literaturowe potwierdzają, że zapachy prezentowane w trakcie snu nie powodują przebudzenia. Aby zweryfikować tą hipotezę przeprowadzono badanie polisomnograficzne (zapis zmieniających się parametrów organizmu ludzkiego w czasie snu). Z 1256 prób (przeprowadzonych na 28 ochotnikach), tylko 81 (6,4%) kończyły się przebudzeniem w czasie nie przekraczającym 30 sekund od rozpoczęcia stymulacji zapachem.

Chociaż analiza statystyczna otrzymanych danych pozwala wysnuć jednoznaczny wniosek, to dokładne badanie elektroencefalografem wykazuje odpowiedz mózgu na zadaną stymulację. Obserwacje te doprowadziły do kolejnego etapu badań.

Zapach przetwarzany jest w trakcie snu

Założeniem naukowców do tej części doświadczenia była niezbadana przesłanka o możliwości mózgu do przetwarzaniu zapachów w trakcie snu, a także wyniki wcześniejszych doświadczeń. W pierwszym etapie poproszono uczestników doświadczenia o określenie atrakcyjności zapachów, w celu weryfikacji czy badane zapachy będą odbierane jak przewidywano (dezodorant oraz szampon uznawane były za bardziej przyjemne niż zgniła ryba czy padlina).

Skupiono się tylko na analizie przetwarzania zapachów w trakcie snu, przeprowadzając 1175 prób (na 28 uczestnikach, bez zaobserwowanych przebudzeń w ciągu 30 sekund od rozpoczęcia stymulacji zapachem). Tak jak przypuszczano, objętość wciąganego powietrza była większa podczas obecności źródeł zapachów uznawanych powszechnie za przyjemne, niż w trakcie obecności źródeł zapachów nieprzyjemnych.

Nowe interakcje zapach-dźwięk przyswajane są w trakcie snu

Wcześniejsze obserwacje, dotyczące zmian w objętości wciąganego powietrza na skrajne zapachy, doprowadziły do kolejnego etapu badań. Naukowcy zadali sobie więc pytanie  – „Czy można uczyć się zapachów w trakcie snu?”.        

W doświadczeniu tym zapach skojarzono z dźwiękiem. Uczestnicy doświadczenia eksponowani byli na zapachy w połączeniu z odpowiednim rodzajem muzyki w trakcie snu. Po przebudzeniu ekspozycja uczestników na muzykę związana z miłym zapachem powodowała większą pojemność wciąganego nosem powietrza niż podczas słuchania muzyki sparowanej z zapachem nieprzyjemnym. Wyniki badań potwierdziły przypuszczenia naukowców. Uczestnicy byli w stanie wytworzyć nowe asocjacje, w tym przypadku zapach-dźwięk, w trakcie snu.

Faza snu a zdolność do nauki

W związku z powyższymi danymi starano się określić czy na możliwości asocjacyjne w trakcie snu ma faza snu, w której się znajdujemy. Okazuje się, że zarówno w fazie NREM jak i REM zdolności do przetwarzania atrakcyjności zapachu jak i tworzenia związku pomiędzy zapachem a dźwiękiem wydają się być na równym poziomie z lekką przewagą na korzyść fazy REM.

Ludzie spędzają średnio 1/3 życia śpiąc. Sen jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania organizmu ludzi i zwierząt. Z pozoru nieaktywny stan fizjologiczny pełni liczne funkcje regeneracyjne i jak się okazuje może być wiązany z tak trudnym procesem jak uczenie się.  

Natalia Chmielewska