תַקצִיר
כולנו ישנים. בעוד שמבוגרים מבלים כשליש מזמנם בשינה, ככל שאתם צעירים יותר כך אתם זקוקים ליותר שינה. אולם זה לא אומר שילדים ובני נוער מתעצלים כשהם מבלים זמן רב במיטה. למעשה, מחסור בשינה גורם לאנשים להרגיש עייפים, להיות פחות יעילים ולא להיות מסוגלים להתרכז. לא רק שעליכם להימנע מההשלכות האלה של שינה גרועה אלא שאתם גם צריכים לתעדף שינה טובה. שינה טובה משקמת את גופכם ומוחכם, ומציעה הזדמנות למוחכם לארגן את עצמו אחרי יום עמוס.במאמר זה נדון במדוע שינה חשובה במיוחד לתמיכה בזיכרון. היכולת שלכם ללמוד, לזכור ולשכלל את מוחכם היא מרהיבה במהלך הילדוּת והנערוּת, ולכן שינה חשובה במיוחד בשלבים האלה. נסביר את הקשרים שבין המוח לבין שינויים בשינה כשאתם גדלים, ומדוע שינה צריכה להיות חלק חשוב מלוח הזמנים הלימודי שלכם.
כשהבחינה בבית הספר הולכת ומתקרבת, לעיתים אתם מרגישים שיש המון מה ללמוד בזמן כל כך קצר. אז למה לבזבז זמן במיטה כשאתם יכולים להשתמש בזמן הזה ללמוד? הישארות ערים עד מאוחר במטרה לדחוס זמן למידה נוסף עשויה להיראות כמו מחשבה מפתה, אולם שינה חיונית לגופכם ולמוחכם. היא שומרת עליכם בריאים ומשחזרת את האנרגיה שלכם כך שתרגישו עירניים ופעילים למחרת. שינה גם מספקת זמן עבור המוח להתארגן מחדש ולשכלל את המבנה ואת התפקוד שלו לצרכים ולחוויות המסוימים שלכם. המוח הַיָּשֵׁן חשוב לא רק להתפתחות מוחית כללית, אלא – למרבה המזל – הוא גם עושה עבודה חשובה במה שקשור לזיכרונות שלכם. מדענים הראו שפעילויות המוח במהלך שינה מסייעות לשמור ידע חדש בזיכרון, וגם להתכונן ללמידה חדשה ביום הבא. משמעות הדבר היא שבילוי זמן בשינה הרבה יותר טוב מניסיון למשוך “לילה לָבָן” לפני מבחנים. בעוד שזה חשוב במהלך כל החיים, היכולת לעצב מחדש את מוחכם ויכולתכם ללמוד הן מדהימות בילדוּת ובנערוּת, וכך גם השינה שלכם בתקופה הזו.
המוח הישן
המוח הישן לא תמיד עושה את אותו הדבר. מחזור שינה טוב בשלבי שינה שונים, נקבע על ידי תנועות עיניים ושרירים, ופעילותם של תאי עצב זעירים במוח (שנקראים נוירונים). מדענים יכולים למדוד את הפעילות הזו על ידי מיקום חיישנים קטנים לצד עיניהם של אנשים, על הסנטר ועל הראש בזמן שהאדם ישן (ראו איור 1). לעיתים הנוירונים פועלים במהירות רבה ובצורה כאוֹטית, באופן דומה לזמן שבו המוח ער ועמוס. זה המקרה במהלך שנת REM, שלב בשינה שבמהלכו העיניים זזות מהר מאוד, השרירים רגועים ביותר והמוח מעורב בחלומות בהירים מאוד. שלבי השינה הנותרים נקראים יחד שלבי שינה שאינם REM (non-REM). במהלך שנת non-REM קלה אנו רואים התפרצויות של פעילות מוחית שנקראות כּישׄוֹֹרי השינה (ראו איור 1). במהלך שנת non-REM עמוקה נוירונים במוח מראים פעילות קצבית איטית שדומה לגלים הענקיים של האוקיינוס (איור 1), שנקראים גלים איטיים. עקב כך, שנת non-REM עמוקה נקראת לעיתים קרובות שנת גלים איטיים. גם כּישׄוֹֹרי השינה וגם גלים איטיים מתמחים בעיצוב מחדש של המוח, כלומר ככל שהם נוכחים יותר כך המוח מעוצב יותר.
- איור 1 - כיצד אנו מודדים שינה.
- משמאל: אנו מודדים פעילות של נוירונים, של העיניים ושל שרירים באמצעות חישנים קטנים. מימין: הפעילות מוצגת על מסך מחשב כקווים משוננים. במהלך שנת non-REM קלה (אזור ורוד), אנו מאתרים כּישוֹֹרי שינה בפעילות המוחית. במהלך שנת non-REM עמוקה יותר, שידועה גם כשנת גלים איטיים, שרירי הסנטר מתרפּים (הקווים נעשים שטוחים יותר), והעקומות שמייצגות את הפעילות המוחית נעשות איטיות מאוד וגדולות (גלים איטיים). במהלך שנת REM (אזור כחול), הפעילות השרירית היא המועטה ביותר, הפעילות המוחית נעשית מהירה יותר והעיניים מתחילות לעשות תנועות זיגזג מהירות. לאחר מכן, מדענים וקלינאים יכולים לנתח באופן מפורט יותר את המאפיינים של שנת האדם.
המוח בשיקום
כתינוקות, אתם מבלים הרבה יותר זמן בשינה מאשר בערוּת. אולם ככל שאתם מתבגרים, אתם ישנים פחות. זה לא רק בגלל כמות השינה שמשתנה במהלך ההתפתחות אלא, באופן חשוב, בגלל שהאיזון בין שלבי שינה שונים גם משתנה. באופן כללי, כשאתם מתבגרים אתם ישנים פחות וחווים פחות שנת גלים איטיים, בעוד שהאחוז היחסי של שנת non-REM קלה עולה (איור 2). מדענים מאמינים שהשינויים האלה בשינה עשויים לספר לנו על הפוטנציאל של המוח לשקם את עצמו.
- איור 2 - כיצד שינה משתנה לאורך החיים.
- ככל שאנשים מתבגרים, כך הם ישנים פחות. יתרה מזו האיזון בין שינות REM ו-non-REM משתנה במהלך הילדוּת, וכשילדים מתבגרים הם מבלים פחות זמן בשנת non-REM שנקראת גם שנת גלים איטיים (נלקח מ- Roffwarg et al. [1]. הודפס מחדש באישור מ-AAAS).
מהינקוּת ועד לגיל ההתבגרות, מוחכם עובר ארגון מחדש מאסיבי ואופטימיזציה כדי להתמודד עם הצרכים וחוויות היומיום שלכם. קשרים חדשים נבנים בין תאי מוח, קשרים שאינכם זקוקים להם מוּסָרִים, ותקשורת המידע בין מסלולי תאי עצב חשובים מואצת. באופן חשוב, כאשר אזור מסוים במוח נמצא בשיקום, הנוירונים באותו האזור מראים פעילות קצבית איטית יותר במהלך שנת גלים איטיים. לדוגמה, מדענים בשווייץ רשמו את שינתם של 40 ילדים ומבוגרים צעירים, וגם מדדו את הביצועים שלהם במטלות מסוימות [2]. באופן מעניין, הם מצאו ששנת גלים איטיים הייתה הכי חזקה באזור במוח שאחראי על הכישורים שמשתתפים למדו בכל גיל, והגלים האיטיים באזורי המוח האלה נחלשו כאשר הכישור היה מפותח יותר. למשל, בילדות המאוחרת, כאשר ילדים נעשים טובים מאוד בביצוע תנועות מורכבות כמו למשל רכיבה על אופניים – אולי אפילו בלי ידיים – הגלים האיטיים הכי חזקים באזור במוח שאחראי על ביצוע תנועות. המדענים גם ראו את האופטימיזציה הזו במבנה המוח כאשר משתתפים נכנסו לסורק מוח: השכבה החיצונית של המוח, הניאו-קורטקס, הייתה דקה יותר באזורים האלה, מה ששיקף את ה“שכלול” של המוח כדי לבצע מטלות באופן יעיל יותר. הקשרים האלה בין גלים איטיים, כישורים ומבנה מוחי הובילו חוקרים לחשוב שהתבוננות על מקצבים איטיים במהלך שינה עשויה לסייע לנו ללמוד כיצד המוח מתפתח.
שלא כמו גלים איטיים אשר דועכים כשהמוח מתבגר, כישורי השינה שמאפיינים שנת non-REM קלה נעשים רבים ומהירים יותר במהלך הילדוּת והנערוּת. חלק מהמדענים חושבים שהאצת כישורי השינה במהלך הילדות והנערות מבטאת תקשורת מהירה ויעילה יותר בין אזורים שונים במוח. באחד המחקרים שלנו, מצאנו כי ילדים שהראו את העלייה הגדולה ביותר במספר הכישורים במהלך תקופה של שבע שנים, הצליחו טוב יותר במבחנים של יכולת מנטלית כללית בגילאי 14-18 [3]. לרוע המזל, עדיין איננו יודעים בדיוק כיצד כישורים מסייעים להתפתחות המוח, וזהו תחום מלהיב שמדענים עדיין מנסים להבין.
לאט ויציב מנצח במרוץ
באמצעות הסתכלות על שינה, אנו יכולים להבין כיצד המוח משתנה כאשר ילדים גדלים ולומדים דברים חדשים, כמו רכיבה על אופניים. אולם שינה מבצעת גם מטלה חשובה אחרת. היא מסייעת לכם ליצור זיכרונות ארוכי טווח של עוּבדוֹת חדשות, כמו מידע שאתם לומדים בבית הספר.
הרבה ניסויים הראו כי שינה יכולה לסייע לכם לזכור את הדברים החדשים שאתם לומדים. חלק מהמחקרים אפילו הראו שזיכרונות יכולים להתחזק בשינה, ללא למידה נוספת! לדוגמה, חוקרים באוניברסיטת יורק לימדו ילדים בגילאי 7 עד 12 מילים חדשות בבוקר או בערב [4]. כאשר חוקרים בחנו את הזיכרון של הילדים 12 שעות מאוחר יותר, אלה שלמדו בערב והלכו לישון יכלו לזכור יותר מילים מאשר הילדים שנשארו ערים כל הלילה. למעשה, הם יכלו להיזכר ביותר מילים ממה שיכלו לפני שהם הלכו לישון. איך זה ייתכן?
מדענים מאמינים שבמוח יש שתי מערכות למידה, אחת מהירה ואחת איטית. ניתן לחשוב על שתי מערכות הלמידה האלה כמו על הצב והארנב מהמשל הישן על תחרות הריצה. במעשייה, הארנב מתחיל להתקדם מהר מאוד במרוץ נגד הצב. בעודו מרוצה מההתקדמות שלו ובטוח בניצחונו, הוא לוקח תנומה באמצע הדרך שמאפשרת לצב להשיג אותו ולנצח במרוץ. מערכת למידה אחת במוח פועלת כמו הארנב המהיר: היא מסייעת לכם ללמוד מידע חדש מהר מאוד במהלך היום, ומספקת יתרון התחלתי למידע במוח. אולם המערכת השנייה הרבה יותר איטית וחכמה יותר, כמו הצב, ובאופן זהיר מקשרת בין מידע חדש לבין דברים שאנו כבר יודעים. מערכת הלמידה האיטית יותר הזו זוכה בטווח הארוך, מסייעת לכם לזכור מידע חדש בעתיד. ממש כמו במעשייה, מערכת זיכרון ה“צב” יכולה להשתלט כשאתם נותנים למוח שלכם הזדמנות לישון.
מחקרים מראים שאזור עמוק יותר בתוך המוח (ההיפוקמפוס) מקבל יתרון התחלתי בלמידה כמו הארנב המהיר, בעוד שהשכבות החיצוניות של המוח (הניאו-קורטקס) פועלות כמו הצב האיטי (ראו איור 3). במהלך שנת גלים איטיים, ההיפוקמפוס המהיר חוזר על המידע שהוא למד במהלך היום, וּמְתַקְשֵׁר אותו לניאו-קורטקס שלומד לאט. הרבה מדענים חושבים שהמוח מפעיל רצף מסוים מאוד של גלים איטיים, כישורי שינה וגלים מהירים מאוד בהיפוקמפוס, מה שמאפשר לשתי מערכות הלמידה “לדבּר” זו עם זו. התקשורת מחזקת זיכרונות שבריריים בטווח הארוך, ומקשרת בינם לבין ידע קודם שכבר מאוחסן בניאו-קורטקס [5]. מדענים בבלגיה הראו שתהליך חיזוק הזיכרון הזה יכול להתרחש אפילו במהלך תנומה [6]. הם לימדו ילדים בגילֵאי 8-12 משמעויות “קסומות” לאובייקטים מומצאים (לדוגמה, אובייקט אחד יכל לראות דרך דלתות, אובייקט אחר יכל להפסיק את הגשם), ואז בחנו את הזיכרון שלהם לגבי הקישורים האלה בזמן שהם מדדו את פעילותם המוחית. מיד אחרי הלמידה, ההיפוקמפוס הגיב למשמעויות שנלמדו. מחצית מהילדים לקחו תנומה של 90 דקות, בעוד שאחרים נשארו ערים. במבחן זיכרון שני, רק הילדים שישנו הראו פעילות מוחית גדולה יותר בניאו-קורטקס כאשר הם זכרו את המשמעויות. אם כן, אפילו אחרי תנומה קצרה, מערכת הצב האיטי יכולה לנצח במרוץ הזיכרון.
- איור 3 - כיצד גלי מוח איטיים מסייעים באחסון זיכרון.
- ההיפוקמפוס (בחוּם), מבנה קטן עמוק בתוך המוח, הוא מערכת שלומדת מהר ומסייעת לרכוש ידע חדש במהרה. כדי לוודא שהזיכרונות החדשים האלה מאוחסנים בבטחה במוח, ההיפוקמפוס מְתַקְשֵׁר אותם למערכת הלמידה האיטית בניאו-קורטקס, השכבה החיצונית של המוח (בירוק), במהלך שינה. על ידי ביצוע סדרה של גלים איטיים (קו ירוק), כּישׄוׄריּ שינה (קו ורוד) וגלים מהירים (קו חום), שני האזורים “מדברים” זה עם זה, מה שמאפשר למידע חדש להתחזק וּלְקַשֵּׁר בין ידע ישן לידע ישן יותר שכבר קיים.
אז תישנו עמוק, ותתעוררו משודרגים!
כעת אתם יודעים ששינה היא לחלוטין לא בזבוז זמן. במקום זאת, שינה מאפשרת לזיכרונות שלכם להיעשות טובים ומתמשכים כמה שיותר. שינה הכרחית כדי לאפשר למוח שלכם להתארגן מחדש כשאתם גדלים וחווים את העולם, ולסייע לכם לזכור את כל הדברים החדשים שאתם לומדים. בטווח הארוך, ילדים שישנים יותר מצליחים יותר בבית הספר, ואפילו מצליחים במבחנים יותר מאשר ילדים שנשארים ערים עד מאוחר כדי ללמוד עוד [7]. אם כן, ודאו שאתם ישנים מספיק, ותנו למוחכם לעשות את העבודה הקשה בזמן שאתם נרגעים בלילה.
מילון מונחים
נוירונים (Neurons): ↑ תאי עצב זעירים במוח שמאחסנים ומעבירים אותות ומידע.
שנת REM (Rapid Eye Movement (REM) Sleep): ↑ שלב בשינה שבו העיניים נעות מהר והשרירים רגועים מאד, שלעיתים קרובות מקושר עם חלומות בהירים.
כּישׄוֹֹרי שינה (Sleep Spindles): ↑ תקופות קצרות של פעילות מוגברת במוח שאנו מאמינים שמסייעת עם תקשורת יעילה בין אזורים שונים במוח.
שנת גלים איטיים (Slow-wave Sleep): ↑ השלב העמוק ביותר של שינה שאיננה REM, שבמהלכו נוירונים במוח מראים פעילות קצבית איטית (גלים איטיים), שנחשבים חשובים לאחסון של זיכרונות ארוכי טווח.
ניאו-קורטקס (Neocortex): ↑ השכבות החיצוניות של המוח שנחשבות כמאחסנות ידע לטווח ארוך.
היפוקמפוס (Hippocampus): ↑ מבנה מוחי עמוק בתוך המוח שמסייע לתמוך בלמידה מהירה של מידע חדש.
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
תודות
אנו רוצים להודות מקרב לב לאלה שסייעו בתרגום המאמרים באוסף הזה כדי לעשותם נגישים יותר עבור ילדים מחוץ למדינות דוברות אנגלית, ולקרן Jacobs בגין סיפוק הכספים הנדרשים לתרגום המאמרים. עבור המאמר הזה, אנו רוצים להודות במיוחד לניינק ואן-אטבלדא ולסאבין פיטרס על התרגום להולנדית. EJ נתמכה על ידי ESRC Fellowship ES/T007524/1. BM ו-A-KJ נתמכו על ידי פרויקט “ Lifespan Rhythms of Memory and Cognition (RHYME)” במרכז לפסיכולוגיה של תוחלת חיים, מכון מקס פלאנק להתפתחות אנושית, ברלין, גרמניה. AK-J חברה בבית הספר הבינלאומי למחקר מקס פלאנק ב-Life Course (LIFE; https://www.imprs-life.mpg.de/en).
מקורות
[1] ↑ Roffwarg, H. P., Muzio J. N., and Dement W. C. 1966. Ontogenetic development of the human sleep-dream cycle. Science 152:608.
[2] ↑ Kurth, S., Ringli, M., LeBourgeois, M. K., Geiger, A., Buchmann, A., Jenni, O. G., et al. 2012. Mapping the electrophysiological marker of sleep depth reveals skill maturation in children and adolescents. Neuroimage 63:959–65. doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.03.053
[3] ↑ Hahn, M., Joechner, A.-K., Roell, J., Schabus, M., Heib, D. P., Gruber, G., et al. 2019. Developmental changes of sleep spindles and their impact on sleep-dependent memory consolidation and general cognitive abilities: a longitudinal approach. Dev. Sci. 22:e12706. doi: 10.1111/desc.12706
[4] ↑ Henderson, L. M., Weighall, A. R., Brown, H., and Gaskell, M. G. 2012. Consolidation of vocabulary is associated with sleep in children. Dev. Sci. 15:674–87. doi: 10.1111/j.1467-7687.2012.01172.x
[5] ↑ Wilhelm, I., Prehn-Kristensen, A., and Born, J. 2012. Sleep-dependent memory consolidation–what can be learnt from children? Neurosci. Biobehav. Rev. 36:1718–28. doi: 10.1016/j.neubiorev.2012.03.002
[6] ↑ Urbain, C., De Tiège, X., De Beeck, M. O., Bourguignon, M., Wens, V., Verheulpen, D., et al. 2016. Sleep in children triggers rapid reorganization of memory-related brain processes. Neuroimage 134:213–22. doi: 10.1016/j.neuroimage.2016.03.055
[7] ↑ Gillen-O’Neel, C., Huynh, V. W., and Fuligni, A. J. 2013. To study or to sleep? The academic costs of extra studying at the expense of sleep. Child Dev. 84:133–42. doi: 10.1111/j.1467-8624.2012.01834.x