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- I fringuelli di zebra sognano un piccolo sogno di melodia
Mia madre è una dei cinque figli, quindi ha molte storie sulle disavventure di lei e dei suoi fratelli. Uno dei miei preferiti ruota attorno al mio "strano" zio Dorsey e ai suoi primi sforzi scientifici. Quando mia madre aveva circa otto anni, suo fratello maggiore faceva scivolare un registratore sotto il letto ogni notte per recitare tranquillamente una lettura della poesia "Il corvo" (1845) di Edgar Allan Poe. Notte dopo notte, avrebbe suonato il nastro, cercando di verificare se avrebbe recitato spontaneamente la poesia da tutta la sua esposizione. Nel modo in cui lo racconta, si è svegliata ogni volta che la registrazione ha iniziato a suonare. Certo, può ancora recitare le prime righe, ma solo perché è stata svegliata dal poema notte dopo notte.
Mio zio non è mai riuscito a convincere mia madre a "imparare a dormire", ma si è scoperto che alcune delle sue idee potrebbero non essere state così mal dirette. Mentre l'apprendimento del sonno, noto anche come ipnopaedia, è stato ridimensionato, i neuroscienziati nel mio laboratorio e altri stanno ora scoprendo modi per usare stimoli come segnali sonori durante il sonno per rafforzare i ricordi.
I primi ricercatori hanno commesso lo stesso errore di zio Dorsey e hanno pensato che potremmo imparare nuovo materiale durante il sonno dall'osmosi, nel Brave New World di Aldous Huxley (1932). Proprio come nel romanzo distopico, gli esperimenti che tentano questo apprendimento del sonno erano spesso basati sulla falsa premessa che il sonno è come uno stato ipnotico. Negli anni 1920, alcuni ricercatori credevano di poter insegnare ai partecipanti informazioni totalmente nuove suonando registrazioni audio mentre dormivano, e gli inventori iniziarono a vendere dispositivi basati sull'idea. Non era molto diverso dall'episodio "Big Cheese" (1996) del Dexter's Laboratory, in cui il genio dei cartoni animati utilizza un enorme gadget per cercare di insegnarsi il francese mentre dorme: non ha funzionato.
Solo negli anni '50 i ricercatori hanno scoperto che gli effetti propagandati dell'ipnopaedia non erano in realtà dovuti al sonno. Invece questi aggeggi stavano effettivamente risvegliando le persone. I debunkers potevano dire usando una tecnica relativamente consolidata chiamata elettroencefalografia (EEG), che registra i segnali elettrici del cervello attraverso elettrodi posizionati sul cuoio capelluto. Usando l'EEG sui loro partecipanti, i ricercatori hanno potuto dire che gli studenti del sonno erano effettivamente svegli (cosa che facciamo ancora oggi nella ricerca), e questo ha quasi finito la ricerca sul sonno come strumento cognitivo. Cinquanta anni dopo, ora sappiamo che è possibile modificare la memoria durante il sonno, in modo diverso da quanto precedentemente previsto.
Nel 2007, il neuroscienziato Björn Rasch dell'Università di Lubecca e colleghi hanno riferito che gli odori, associati a materiale precedentemente appreso, potevano essere utilizzati per stimolare il cervello addormentato. Gli autori dello studio avevano insegnato ai partecipanti le posizioni degli oggetti su una griglia, proprio come nel gioco Concentration, e li avevano esposti all'odore delle rose mentre lo facevano. Successivamente, i partecipanti hanno dormito in laboratorio e gli sperimentatori hanno atteso fino alla fase più profonda del sonno (sonno ad onde lente) per esporli di nuovo all'odore. Quindi, quando erano svegli, i partecipanti erano significativamente più bravi a ricordare dove si trovavano gli oggetti. Funzionava solo se durante l'apprendimento erano stati esposti all'odore di rosa e l'avevano annusato durante il sonno ad onde lente. Se erano esposti all'odore solo quando erano svegli o durante il sonno REM, la stecca non funzionava.
Sembrava quasi troppo bello per essere vero. Potremmo davvero "taggare" i ricordi durante l'apprendimento con un odore e poi persuadere il nostro cervello a provarlo durante il sonno? Numerosi studi dal documento iniziale hanno verificato la scoperta e ci sono state anche nuove variazioni come l'uso di segnali sonori invece degli odori.
Al neuroscienza cognitiva Paller Lab della Northwestern University, dove lavoro, sono stati pubblicati numerosi articoli che dimostrano che i neuroscienziati possono collegare un singolo suono a un singolo oggetto e riattivarlo individualmente. Ad esempio, potresti giocare a Concentration e imparare che il gatto si trova nell'angolo in basso a sinistra e che il bollitore è in alto a destra. Quando impari il gatto, senti un miagolio e quando impari il bollitore, senti un fischio. Ora, se durante il sonno ad onde lente dovessimo suonare solo uno di quei suoni come il miagolio, ricorderesti che la posizione del gatto sarebbe persino migliore del bollitore. Tieni presente che entrambi questi elementi sono stati inizialmente imparati ugualmente bene, dimostrando che l'indicazione del sonno ha aiutato preferibilmente il gatto. Questa capacità di selezionare memorie specifiche da riattivare si chiama riattivazione mirata della memoria (TMR).
Lo chiamiamo TMR perché crediamo che suonare un segnale acustico come questo riattivi la memoria dell'apprendimento della posizione dell'oggetto dall'attività precedente. Il mio laboratorio ritiene che questo replay della memoria consenta al cervello di rafforzare la sua rappresentazione della memoria, portando così a un migliore richiamo. Lavorando con i ratti, gli scienziati del cervello Daniel Bendor e Matthew Wilson del Massachusetts Institute of Technology hanno trovato esattamente questo replay atteso quando hanno somministrato segnali sonori relativi all'apprendimento precedente.
I neuroscienziati stanno ora iniziando a far funzionare la TMR. Un recente studio del mio gruppo ha operato in modo molto simile al videogioco Guitar Hero, in cui il giocatore è al centro della scena come musicista. James Antony, ora post-dottorato alla Princeton University ma all'epoca laureato, fece imparare ai partecipanti due sequenze musicali su una tastiera. Le canzoni erano composte da quattro note, che apparivano come cerchi cadenti, proprio come il gioco vero e proprio. Dopo aver appreso entrambe le canzoni allo stesso modo, i partecipanti hanno fatto un pisolino e Antony le ha seguite con una delle canzoni. Quando sono stati ritestati dopo il sonno, i partecipanti erano più bravi nella canzone ispirata al sonno rispetto a quella non legata. Pensa a quanto velocemente potresti imparare un nuovo strumento musicale o una canzone, semplicemente ricordando al tuo cervello addormentato l'apprendimento precedente!
Sebbene alcune ricerche traslazionali abbiano iniziato a emergere, non conosciamo ancora i confini della TMR o del sonno in generale. In un articolo del 2017, la ricercatrice post dottorato Laura Batterink del mio laboratorio e dei miei colleghi ha scoperto che la segnalazione di TMR in combinazione con il sonno REM ha portato a un migliore ricordo delle parole che sono state suggerite durante un pisolino pomeridiano. Questa ricerca sembra indicare il sonno REM come uno stato benefico quando le memorie alimentate sono integrate in reti di memoria preesistenti.
Tra le domande in sospeso che dobbiamo ancora affrontare sono: funziona per l'apprendimento delle lingue straniere (ad esempio, l'apprendimento della grammatica) o semplicemente l'apprendimento del vocabolario straniero? Potrebbe essere usato per aiutare a mantenere le prestazioni della memoria in una popolazione che invecchia? Riattivare alcuni ricordi significa che altri vengono cancellati ancora più rapidamente?
Sono personalmente interessato a come questi ricordi riattivati potrebbero cambiare a causa di questi segnali. I miei progetti attuali hanno lo scopo di indagare se l'indicazione fa sì che l'intera memoria mantenga i dettagli o se questi segnali potrebbero consolidare il "senso" della memoria e perdere dettagli estranei. In alternativa, TMR potrebbe aiutare a potenziare tutti gli aspetti del consolidamento della memoria e mostrare i costi cognitivi solo per gli oggetti senza valore.
Abbiamo qualche sospetto e nuovi progetti per rispondere a queste domande stanno spuntando continuamente. Ma siamo ancora sulla frontiera della comprensione del cervello addormentato. Per un'attività che facciamo per circa un terzo della nostra vita, ci sono più domande che risposte. Forse lo strano zio Dorsey e i suoi nastri Poe erano in realtà prescienti del futuro della ricerca sul sonno. 
