Uyku ve öğrenme

Pek çok hipotez, insanlarda uyku ve öğrenme arasındaki olası ilişkileri açıklar. Araştırmalar, uykunun beynin dinlenmesine imkan tanımaktan daha fazlasını yaptığını belirtiyor. Uyku, aynı zamanda uzun süreli belleğin pekiştirilmesine de yardımcı olabilir.

REM uykusu ve yavaş dalga uykusu (derin uyku), bellek pekiştirilmesinde farklı roller oynar. REM, bildirilemeyen (örtük) belleğin pekiştirilmesiyle alakalıdır. Bildirilemeyen belleğe bir örnek olarak, bisiklete binmek gibi üzerine düşünmeden bilinçsizce yaptığımız işleri örnek verebiliriz. Yavaş dalga veya REM olmayan (NREM) uyku, bildirilebilen (açık) belleğin pekiştirilmesiyle ilgilidir. Bunlar tarih dersi için gerekli olan tarihleri hatırlamak gibi bilinçli olarak hatırlanması gereken olgulardır.

Popüler söylemler, yeniden şekillendirilmiş anıların sabah olduğunda yeni yaratıcı bağlantılar ürettiğini ve bu performansın genellikle uykuyu içeren bir zaman aralığında arttığı görüşünü yansıtabiliyor. Güncel araştırmalar sağlıklı bir uykunun kayda değer bir öğrenmeye bağlı performans artışı ortaya koyduğunu gösteriyor. Uykunun beyne yardımları; belleğini düzenlemesi, önemli paternleri araması, “öz” olarak tanımlanabilecek kapsayıcı kuralları çıkarması ve bunu mevcut bellekle bütünleştirmesidir. Sinaptik dengeleşim hipotezi, uykunun uyanıkken gerçekleşen öğrenmeyi düzenlemede önemli bir rol oynadığını, beyinde daha verimli ve etkin bir depolama sağladığını ve daha iyi bir alan ve enerji kullanımı sağladığını öne sürüyor.

Sağlıklı bir uyku, bellek konsolidasyon-optimizasyon sürecinde farklı roller oynayan NREM ve REM aşamalarını uygun sırayla ve oranla içermelidir. Normal bir gece uykusu esnasında bir kişi REM ve NREM periyotları arasında değişimli olarak bulunacaktır.  Her döngü yaklaşık 90 dakika uzunluğundadır ve 20-30 dakikalık REM uykusu içerir. NREM uykusu 1 ila 4 arasındaki uyku aşamalarını içerir ve hareketin gözlemlenebildiği yerdir. Bir kişi, NREM uykusundayken hala vücudunu hareket ettirebilir. Uyuyan birisi dönüyorsa, kıpırdıyorsa, veya yuvarlanıyorsa bu onun NREM uykusunda olduğuna işaret eder. REM uykusu ise kas aktivitesinin olmaması ile karakterizedir.  Fizyolojik çalışmalar göstermektedir ki nadir seğirmeler dışında, bir kişi aslında REM uykusu esnasında felç olur. Motor becerilerin kazanımında bir uyku aralığı, performans kazanımlarının ifadesi için kritik olabilir, yani uyku olmadan bu kazanımlar gecikmiş olacaklardır.

İşlemsel (prosedüral) anılar, bildirilemeyen belleğin bir biçimidir. Bu nedenle, en çok hızlı dalgalı REM uykusundan faydalanacaklardır. Bir çalışmada, işlemsel anıların uykudan yararlandığı gösterilmiştir. Denekler, klavyede belirli bir sayı dizisine tıklamak için parmaklarını kullandıkları ve performanslarının doğruluk ve hız ile ölçüldüğü bir vurma görevi kullanılarak test edildi. Bu parmak vurma görevi, bir motor becerinin öğrenilmesini simüle etmek için kullanıldı. İlk grup önce test edildi, 12 saat sonra uyanıkken tekrar test edildi ve son olarak tekrar 12 saat sonra uyku arasında test edildi. Diğer grup ilk olarak test edildi, 12 saat sonra uyku arasında tekrar test edildi ve sonra 12 saat sonra uyanıkken tekrar test edildi. Sonuçlar, her iki grup için de 12 saatlik uyandırma seansından sonra küçük bir gelişme olduğunu, ancak her grup uyuduktan sonra performanslarında önemli bir artış olduğunu gösterdi. Bu çalışma, REM uykusunun motor beceri işlemsel anılarını pekiştirmede önemli bir etken olduğuna kanıt sağlar. Bu yüzden, uyku yoksunluğu, bir motor öğrenme görevindeki performansı zayıflatabilir. Bu bellek azalması, özellikle 2. evre REM uykusunun kaybından kaynaklanır.

İşlemsel bellek ile aynı şekilde olmasa da bildirilebilen belleğin de uykudan yararlandığı gösterildi. Bildirilebilen anılar, yavaş dalga NREM uykusundan faydalanırlar. Deneklerin kelime çiftleri öğrendiği bir çalışma yapıldı ve sonuçlar uykunun sadece hafızanın zayıflamasını önlemekle kalmayıp aynı zamanda bildirilebilen anıları aktif olarak sabitlediğini de gösterdi. Grupların ikisi kelime çiftlerini öğrendi, sonrasında uyuduktan ya da uyanık kaldıktan sonra tekrar test edildiler. Diğer iki grup da aynı şeyi yaptı, ancak diğerlerinden farklı olarak tekrar test edilmeden hemen önce daha önce öğrenilen kelime çiftlerini bozmak için parazit çiftler öğrendiler. Sonuçlar, uykunun kelime çiftlerinin çağrışımlarını korumaya ve parazit çiftlere karşı durmaya önemli ölçüde yardımcı olduğunu gösterdi.

Uykudan sonra içgörü artar. Bunun nedeni, uykunun insanların anılarını yeniden analiz etmesine yardımcı olmasıdır. Öğrenme sırasında meydana gelen aynı beyin aktivitesi kalıplarının uyku sırasında tekrar meydana geldiği, sadece daha hızlı olduğu bulundu. Uykunun anıları güçlendirmesinin bir yolu, beyindeki nöronlar arasındaki daha az başarılı bağlantıları ayıklamaktır. Bu ayıklama, aşırı aktiviteyi önlemek için çok önemlidir. Beyin, nöronlar arasındaki bazı sinapsları (bağlantıları) güçlendirmeyi, diğerlerini zayıflatarak telafi eder. Zayıflama süreci çoğunlukla uyku sırasında ortaya çıkar. Uyku sırasındaki bu zayıflama, uyanıkken diğer bağlantıların güçlenmesini sağlar. Öğrenme, bağlantıları güçlendirme sürecidir, bu nedenle bu süreç, uykunun hafıza üzerindeki faydaları için önemli bir açıklama olabilir.

Araştırmalar, öğleden sonra kestirmenin öğrenme kapasitesini artırdığını göstermiştir. Bir çalışma , bildirilemeyen bir bellek görevi üzerinde iki denek grubunu test etti. Bir grup REM uykusuna girdi ve bir grup yapmadı (yani NREM uykusuna girdiler). Araştırmacılar, sadece NREM uykusuyla meşgul olan deneklerin fazla bir gelişme göstermediğini buldular. REM uykusuyla meşgul olan denekler önemli ölçüde daha iyi performans gösterdiler, bu da REM uykusunun bildirilemeyen anıların konsolidasyonunu kolaylaştırdığını gösteriyor. Daha yakın tarihli bir çalışma , prosedürel bir görevin, uyumadan hemen önce karşılaşıldığında daha iyi öğrenildiğini ve akılda tutulduğunu, bildirilebilen bir görevin ise öğleden sonra daha iyi öğrenildiğini göstermiştir.

Sıçanların prefrontal korteksindeki büyük izole hücre topluluklarının elektrofizyolojik kayıtlarına dayanan bir 2009 araştırması , öğrenme üzerine oluşan hücre gruplarının sonraki uyku epizodları sırasında daha çok aktif olduğunu ortaya çıkardı. Daha spesifik olarak, bu tekrar olayları yavaş dalga uykusu sırasında daha belirgindi ve hipokampal reaktivasyon olaylarıyla birlikteydi. Bu çalışma, büyük beyin ağlarındaki nöronal örüntülerin öğrenme sırasında etiketlendiğini, böylece sonraki uyku sırasında tekrarlandıklarını ve sözde konsolide edildiğini göstermiştir. Motor beceri ve nöroprostetik öğrenme sırasında öğrenme modelinin benzer şekilde yeniden etkinleştirildiğini gösteren başka çalışmalar da olmuştur. Özellikle, yeni kanıtlar, yeniden etkinleştirme ve yeniden ölçeklemenin uyku sırasında birlikte olabileceğini gösteriyor.

Uyku, öğrencilerin notlarıyla doğrudan bağlantılıdır. ABD'de her dört lise öğrencisinden biri haftada en az bir kez sınıfta uyuyakaldığını kabul ediyor. Sonuç olarak, sonuçlar daha az uyuyanların daha kötü performans sergilediğini göstermiştir. Amerika Birleşik Devletleri'nde, uyku yoksunluğu öğrencilerde yaygındır, çünkü neredeyse tüm okullar sabah erken başlar ve bu öğrencilerin çoğu ya gece geç saatlere kadar uyanık kalmayı seçer ya da gecikmiş uyku fazı sendromu nedeniyle uykuya dalamazlar. Böylece, 8.5 ile 9.25 saat arasında uyuması gereken öğrenciler sadece 7 saat uyurlar. Belki de, bu uyku yoksunluğundan dolayı öğrencilerin notları düşüyor ve konsantrasyonları bozuluyor.

Uyku yoksunluğunun notlar üzerindeki etkilerini ve gençler için farklı uyku düzenlerini gösteren çalışmalar sonucunda, Yeni Zelanda'da bir okul, 2006'da öğrencilerin ders programına uymalarını sağlayabilmek ve daha fazla uyumaya izin vermek için ders başlangıç saatini 10.30 olarak değiştirdi. 2009 yılında, Kuzey Tyneside'daki Monkseaton Lisesi'nde, 13-19 yaşları arasındaki 800 öğrenci, normalde sabah 9'da başlamak yerine sabah saat 10'da derslere başladılar ve genel devamsızlığın %8, sürekli devamsızlığın ise %27 oranında düştüğü rapor edildi. Benzer şekilde, Kopenhag'daki bir lise, öğrencilere her yıl sabah saat 10.00'da veya 10’dan sonra başlayacak olan en az bir sınıf sağlayacağı sözünü vermiştir.

Üniversite öğrencileri, nüfusumuzun en uykusuz kesimlerinden birini temsil ediyor. Amerikalı üniversite öğrencilerinin sadece %11'i iyi uyuyor ve öğrencilerin %40'ı haftada sadece iki gün iyi dinlenmiş hissediyor. Bu öğrencilerden yaklaşık %73'ü en azından ara sıra bazı uyku sorunları yaşamıştır. Bu zayıf uyku, beyni öğrenme süreci için gerekli olan bilgiyi pekiştirmek için ihtiyaç duyduğu zamandan mahrum bıraktığı için, uykunun bilgiyi öğrenme ve hatırlama yetenekleri üzerinde ciddi bir etkisi olduğu düşünülmektedir.