|
Rezümé: Jelen tanulmány a kognitív képességek és az agy alvás közben feltárulkozó összefüggéseivel foglalkozik. Célunk bemutatni a témában összegyult fontosabb felfedezéseket és újításokat, különös tekintettel az alvási orsózás és intelligencia kapcsolatára. Az alvási EEG (elektro-enkefalográfia) orsószeru képletei ujjlenyomatszeruen jellemzik az egyént, mely jelenség foként a NREM alvás 2. stádiumában észleheto. Az alvási orsó egyedspecifikussága révén kapcsolatban állhat egyéb kognitív területekkel, mint például a tanulás különbözo fajtáival, a memória konszolidációjával és az intelligenciával. Bemutatjuk a SE Magatartástudományi Intézetében muködo alváskutató csoport alvás EEG-t feltáró munkáját és eredményeit, melyeket az intelligencia és az alvási orsózás relációjában kapott, és amely eredmények rávilágíthatnak az intelligencia viselkedéses és személyiségbeli változóira. Kulcsszavak: alvás, EEG, alvási orsó, intelligencia BEVEZETÉSAz elozo részben részletesen olvashattunk az alvási EEG különleges képzodményeirol, az alvási orsókról és azok egyedspecifikus, „ujjlenyomatszeru” voltáról. Bemutattuk, hogyan függhet össze e jelenség a kognitív funkciókkal, a szinaptikus plaszticitással és az intelligenciával. Ebben a részben részletesen beszámolunk róla, milyen eredmények születtek eddig az alvási orsózás és az intelligencia kapcsolatának kutatásából, melyben a Semmelweis Egyetem magyar kutatói az élen járnak. Tudjuk, hogy a régi idokben is léteztek elképzelések a magatartásbeli jelenségek és az alvás mennyiségének, hosszának, idejének, minoségének kapcsolatáról, de a kutatások csak az elektroenkefalográfia felfedezése után indulhattak meg igazán. A technikai felfedezések ellenére azonban az alvási EEG pszichológiai összefüggéseirol nagyon keveset tudunk ma is. A Semmelweis Egyetem Magatartástudományi Intézet alváslaboratóriumában muködo kutatócsoport behatóan és eredményesen foglalkozik az alvási EEG és annak egyes pszichológiai és kognitív korrelátumának kutatásával. A laborban többek között a zenével, az intelligenciával és az álmokkal is végeznek vizsgálatokat. Az alvási EEG vizsgálat esetében az önkéntes alvók fejükön az EEG elektródákkal két éjszakát töltenek a laborban (1. ábra), emellett pszichológiai és kognitív teszteket is kitöltenek. Az alábbiakban elsoként bemutatjuk az ebben a témában fontos, úttöro kutatások eredményeit, majd az alvási EEG egy, a talamusz és a kéreg közremuködésével létrejövo jelenségét, az alvási orsót, és annak az intelligenciával való kapcsolatáról szóló kutatási eredményeket. Az alvási orsók azért érdemelnek kiemelt figyelmet ebben a témában, mert az alvási EEG hullámaiból különbözo elemzések segítségével egészen egyéni mintázat dekódolható. Ennek az egyéni mintázatnak az egyik legfontosabb eleme az alvási orsó, ami nagymértékben hozzájárul a „spektrális ujjlenyomatunk” vagyis az egyedi, megismételhetetlen alvás-EEG jegyünk felépítéséhez (Tan és mtsi., 2000; DeGennaro, és mtsi., 2008). Mit árulhat el alvó agyunk intelligenciánkról? Hogyan vetodhet fel ilyen összefüggés? AZ INTELLIGENCIAAz intelligencia mentális képességeink leírására használt tág értelmu kifejezés, mely számos különbözo jelentést hordozhat. A szukebb értelemben vett pszichometrikus intelligencia a mentális (vagy IQ) teszteken elért eredményt jelenti, amely felnotteknél azt adja meg, hogy a személy milyen eredményt ért el az adott népesség átlagához viszonyítva az adott tesztben. Az IQ mérése a Stanford–Binet–teszttel kezdodött, amit 1905-ben hoztak létre diákok részére. A tesztek eredményeinek változatosságát a Spearmann-i iskola kétfaktoros elmélete egy általános értelmi képesség feltételezésével, míg Thurstone (id. Pléh, 2003) és követoi számos különálló képességgel írták le. A változatosságot legjobban leíró hierarchikus modell az általános faktort és a speciális képességeket egyaránt elfogadja. Galton nyomán a brit iskola hívei szerint az intelligencia egyéni különbségei az idegrendszer jellegzetességeire (vezetési sebesség, a jelátvitel pontossága) vezethetok vissza, míg mások ezt a tudás, illetve összetett kognitív folyamatok (pl. végrehajtó funkciók, figyelem) eltéréseivel magyarázzák. Az intelligencia-tesztek viszonylag pontosan képesek elorevetíteni az iskolai eredményességet és a munkahelyi alkalmasságot. A kutatási adatok fényben ma 50% -ra becsülik az intelligencia örökletességét. Az intelligencia értelmezésében léteznek másfajta, tágabb megközelítések, melyek között akadnak olyanok, amelyek az intelligenciát az újdonságra való nyitottság, az új gondolkodási paradigmák befogadása és azok hasznosítása szempontjából közelítik meg. Ilyen például Sternberg (1981) intelligencia-értelmezése, miszerint az intelligencia része az érdeklodés, a kutatás új fogalmi és gondolkodási rendszerek után, majd azok felfedezése, elsajátítása és analógiás felhasználása régi problémák megoldására. Az agy élettani muködése szempontjából figyelmet érdemel az intelligencia neurális hálózatának hatékonyság elmélete, amely szerint a kognitív teljesítmény hátterében az agy egy általános tulajdonsága, legvalószínubben a kérgi neurális összeköttetések hatékonysága áll (Anderson, 1995; Fogel, 2007). Az alvási orsózás és az intelligencia kapcsolata szempontjából különösen fontos lesz ezen elmélet, hiszen az orsók kialakulásának fontos feltétele a kérgi lassú oszcilláció szinkronizáló hatása. Az emberiség 68,26 százaléka a 85 és 115 pont közötti átlagosnak nevezett intervallumba esik. 85 pont alatt gyenge értelmi képességuekrol beszélünk. 115 ponttól 135 pontig átlag feletti tehetségrol, 140 pont felett nagyon kivételes tehetségrol beszélünk (2. ábra). A megtartott mentális képességek hátterében talált legfobb tényezok (Schaie, 1996):
30 éves kor után mentális képességeink csökkenek, ezt a mentális képességek általános faktora, a g faktor okozza, ennek hátterében pedig a mentális feldolgozás sebességének csökkenése áll (Salthouse, 1996 id. Schaie, 1996). Ha a mentális tesztek eredményeinek egyéni különbségeibol statisztikai eljárások segítségével kivesszük a mentális sebesség hatását, akkor a fiatalok és az idosek közti különbségek gyakorlatilag eltunnek. AZ ALVÁSI ORSÓZÁS JELENTOSÉGE A MEMÓRIAFOLYAMATOKBAN ÉS AZ INTELLIGENCIAHÁNYADOS ALAKULÁSÁBANAz alvás stádiumai és a kognitív teljesítmény kutatása napjainkban az érdeklodés középpontjába került. Köszönheto ez azon felfedezéseknek, melyek szerint az alvás közben zavartalanul mérheto agyi hálózati oszcillációk az agymuködés esszenciális összetevoi (Bódizs, 2005). Ezek között kutatják a kérgi lassú oszcilláció (< 1 Hz), a delta aktivitás (1–4 Hz) és az alvási orsók (12–15 Hz), mint a NREM alvásban jelenlevo jellemzo oszcillációs formák egyénre jellemzo karakterisztikumait. Ezen kutatások egyik fo árama foglalkozik a nappali tanulást követoen jelentkezo változásokkal alvási oszcillációkban, és foleg az emlékezeti rögzülésben játszott szerepekre fókuszál (ld.: Schabus, 2008; Gais, Molle, 2002; Peters, 2008). Más részrol pedig jelentos megfigyelések utalnak arra is, hogy az orsózásban mutatkozó egyéni különbségek kapcsolatban állnak a kognitív képességekkel (Bódizs, 2005, 2007; Berner, 2006; Fogel, 2007). Ezen utóbbi kutatások, melyek az egyéni különbségekre fókuszálnak, kiemelten kezelik azon személyenkénti stabil jellemzoket az alvási oszcillációkban, melyek vonásszeruen állandóak és egyéni azonosításra adnak lehetoséget. A tanulást követoen létrejövo memóriakonszolidációs vizsgálatok közül Gais, Molle, (2002) eredménye érdekes, mely szerint az alvás 2. stádiumában megfigyelheto (S2) alvási orsózás deklaratív tanulást követoen szignifikánsan megnövekedett, a hasonló kognitív megterhelést kapó, de nem tanulási feladatot ellátó kontroll csoporthoz képest. Fogel és mtsi. (2006) egyszeru motoros feladat hatását vizsgálták az alvási orsózásra. Azt találták, hogy a feladat elsajátítása fokozta az orsó gyakoriságot, amelynek növekedése ráadásul pozitív kapcsolatban állt az elsajátítás mértékével, és a feladat teljesítésében mutatott fejlodéssel együtt nott a 2. alvásstádium hossza is. Hasonló összefüggéseket találtak Peters és mtsi. (2008) is az egyszeru motoros feladatot követo memóriakonszolidáció mértéke és az alvási orsók gyakorisága között. A mostanra összegyult bizonyítékok mind arra mutatnak, hogy az alvási orsózás és a deklaratív memória éjszakai konszolidációja között pozitív korreláció van (Schabus, 2004; Clemens, Fabó és Halász, 2005). A stabil tulajdonságokra fókuszáló kutatások közül jelentos megfigyelések vonatkoznak az alvási orsózás egyéni szintjének különbözo mutatói és az intelligencia közti kapcsolatra. Az alvás 2. stádiumában a frontális területek fölött mért percenkénti orsó-gyakoriság és a Raven Progressziv Mátrix Tesztben nyújtott teljesítmény közötti pozitív korreláció az egyik ilyen eredmény (Bódizs, 2005). Fogel és mtsi. (2007) az orsók gyakorisága és a MAB-II (Multiple Aptitude Battery) intelligenciateszt összefüggéseit vizsgálták. A 2. stádiumú alvásra vonatkoztatva az orsómutató pozitívan korrelált az intelligenciahányadossal és a performációs (cselekvéses) hányadossal (PQ), de nem függött össze a verbális teljesítménnyel (VQ). A legerosebb összefüggést az alvási orsózás és a képkiegészítés próba között találták. Vizuális-téri képességterületen a Rey-Osterrieth Komplex Ábra Teszten nyújtott felidézési teljesítmény és a 2. stádiumú alvásban a jobb parietális régió fölött mért gyors alvási orsók percenként gyakorisága között találtak összefüggést (Bódizs és mtsai, 2008). Az alvás-EEG egyénspecifikus volta, stabilitása és egyes kognitív területekkel való vonásszeru összefüggése természetesen nem jelenti azt, hogy a napközbeni hatások nem befolyásolják a kérdéses mutatókat, sot léteznek kutatások, melyek mindkét nézopontot magukban foglalják. Schabus és mts-ai (2004 id. Berner és mtsi, 2006) demonstrálták, hogy a vizsgálati személyek közül azok, akiknek megsokasodtak az alvási orsóik a tanulási feladat után, azok mutattak az éjszaka folyamán fejlodést a teljesítményükben deklaratív memória terén. Schabus 2006-ban a lassú (<13 Hz) és a gyors (> 13 Hz) S2 alvási orsók összefüggéseit vizsgálta a Raven-féle intelligencia teszttel és a Wechsler intelligencia teszttel. Eredményei szerint az S2 fázisban detektált orsók száma pozitívan függött össze az S2 alvás idotartamával (perc) a tanulási és a kontroll helyzetben egyaránt. A kutatók robusztus összefüggéseket találtak mind a lassú, mind pedig a gyors alvási orsózás és a kognitív és emlékezeti képességek között, függetlenül attól, hogy tanulási feladat vagy kontroll feladat elozte- e meg az alvást. Meglepo módon tehát nem találtak megnövekedett orsóaktivitást a tanulási helyzetben a kontrollhoz viszonyítva, amit azzal magyaráznak, hogy a megnövekedett orsóaktivitás specifikusan az alvás elott sikeresen memorizáló alanyokra jellemzo, tehát általánosan jobb képességhez kötött. A vizsgálat pontosított verziója során (2008) kiderült, hogy léteznek egyéni különbségek is és jelen vannak a tanulás nyomán fellelheto változások is, utóbbiak összefüggnek a tanulás mérheto hatékonyságával. Ezek a változások azonban jóval kisebb léptékuek, mint az egyéni variabilitás, amely a vizsgálat bármely szakaszában meghatározó és jellemzo az egyénre. A kétféle jelenség tehát érvényes, de mérés szempontjából külön kell választanunk oket (Schabus, 2008). A fentiek nyomán kevés kétség marad afelol, hogy az alvásfüggo oszcillációk, különös tekintettel az alvási orsózásra, kapcsolatban állnak bizonyos kognitív mutatókkal, az intelligenciával vagy a memória-konszolidációval. Ezenkívül egyes szerzok szerint a kreativitásban és a találékonyságban is fontos szerepe van az alvás alatti agyi folyamatoknak (Wagner, 2004; id.:Schabus, 2008). INTELLIGENCIA, ALVÁSI ORSÓZÁS ÉS SZEMÉLYISÉGA Semmelweis Egyetemen tevékenykedo kutatócsoportunk fent ismertetett feltáró munkájában fontos helyet foglal el az alvási orsózás egyénspecifikus voltának hangsúlyozása. Fontos eredményeket értünk el az intelligencia és az alvási orsózás kutatásában, mely összefüggésben a stabil, vonásszeru jelleget emeljük ki, ugyanakkor szem elott tartva a tanulásfüggo változásokat is, amelyek a neurális rendszer plaszticitását tükrözik. Kutatócsoportunk (Bódizs és mtsi., 2005) szoros kapcsolatot talált a gyors alvási orsók és a nonverbális intelligencia (Raven Progresszív Mátrixok Teszt) között (3. ábra). Ezen összefüggést a prefrontális régió fölött regisztráltuk, ami az intelligencia feltételezett lokalizációjával egybecseng, hiszen azt a prefrontális kéreg funkcionális és strukturális jellemzoivel hozzák összefüggésbe. Ez az eredmény a kérgi lokalizáció alvási orsózáson alapuló megközelítésének lehetoségét veti fel. Másik fontos eredményük a non-verbális intelligencia területén, a már említett Rey-Osterrieth Komplex Ábra Tesztben elért pontszámok és a jobb parietális régió fölött regisztrált gyors orsó gyakoriság összefüggése (4. ábra) (Bódizs és mtsi, 2008), amely az említett lokalizációs elméletet is megerosíti, hiszen a kutatók a vizuális-téri emlékezeti teljesítményt a jobb parietális lebeny muködésével hozzák összefüggésbe (Moscovitch, 1995). Legújabb kutatásaink az intelligencia viselkedéses korrelátumait és ezek lehetséges megjelenését vizsgálják az alvási EEG-ben. Az intelligencia egy alternatív elmélete szerint ezen képesség alapja az új gondolkodási paradigmák keresése, megértése és használata analógiás módon régebbi problémák megoldására (Sternberg, 1981). Az elmélet szerint az új távlatok, megoldások keresése és az azokban való analógiás gondolkodás tehát olyan tulajdonság, mely az intelligencia bázisa. Ezzel szorosan összefügg a Cloinger által kidolgozott TCI (Temperamentum és Karakter Kérdoív) Újdonságkeresés dimenziója, mely egy olyan leginkább velünk született temperamentum-vonást takar, amely magában foglalja az újdonságok keresését, a felfedezéssel járó izgalmat. Ez a tulajdonság tehát tartalmazza azt a viselkedést, amely az elmélet szerint az intelligencia alapja. Eredményeink szerint mindkét jellemzo, az intelligencia és az újdonságkeresés is összefügg az alvási orsózással, mégpedig pozitív irányban. Tehát minél inkább intelligens illetve újdonságkereso egy személy, annál több a gyors orsója. A fenti eredmények felvetik annak lehetoségét, hogy a személyiség és az intellektuális képességek közvetlenül hatnak egymásra. A csecsemokutatások eredményei alátámasztják ezt a felvetést, hiszen bebizonyosodott, hogy az ingerkereso magatartás csecsemokorban jobb késobbi iskolai és intelligenciatesztbeli eredményeket vetít elore (Raine, 2002). Azt már korábban láthattuk ( ld. Johnson, 1999), hogy a személyiség nyitottsága és tanulásra való motiváltsága szerepet játszik a katonai sikerek elérésében. Az újdonságkeresést hasonló temperamentum vonásnak tartjuk, az újdonságkereso viselkedés ráadásul az intelligencia alapját is képezheti, amely tulajdonságokat az alvási EEG egyéni különbségeinek tükrében vizsgálva a személyiség és intellektus egy átfogó képét kaphatjuk. Így a személyiség és a kognitív képességek integrált mérése válhat lehetové az alvási EEG finomelemzése által, ami a hadtudományi kutatások területén is úttöro irányvonal lehet. ÖSSZEFOGLALÓAz alvási EEG és az intelligencia fent ismertetett összefüggései arra engednek következtetni, hogy az alvási orsózás több más, viszonylag stabil és mérheto személyes tulajdonsággal is mutat összefüggést, mint például a személyiséggel és az intelligenciával. Eddigi eredményeink alapján következtethetünk arra, hogy a személyiség viselkedéses megnyilvánulásai és az intelligencia között szoros összefüggés húzódik, és hogy ezen tulajdonságok integrált megragadását az egyéni különbségek kiemelésével az alvási EEG finomelemzése lehetové teheti. Az intelligenciával kapott eredmények újabb megerosítoi annak, hogy az alvási orsózás nem csak az azonosítás és az alkalmasság vizsgálatok korszeru eszközévé, de a tudományos hadviselés új irányvonalává is válhat. Kulcsszavak: alvás, EEG, alvási orsó, intelligencia Keywords: sleep, EEG, sleep spindle, intelligence
1.ábra: Önkéntes alvó az alváslaboratóriumban
2.ábra: az intelligencia eloszlása a népességben. (Czeizel, 2004)
3.ábra: A Raven teszttel mért intelligencia és a gyors orsók prefrontális régióban mért percenkénti gyakorisága közötti pozitív összefüggés és annak topografikus ábrázolása a NREM fázisok átlagában, valamint külön az elso és az utolsó alvásciklus NREM fázisában. (Bódizs, 2005 nyomán)
FELHASZNÁLT IRODALOMAnderson, B. (1995): G explained. Med. Hypotheses, 45: 602–604. Berner, I., Schabus, M., Wienerroither, T., Klimesch1, W. (2006): The Significance of Sigma Neurofeedback Training on Sleep Spindles and Aspects of Declarative Memory , Applied Psychophysiology and Biofeedback,Vol.31, No.2 Bódizs R. (2006): Megragadható-e a személyiség és az intellektus a frontális alvás-EEG finomelemzése által? In: Halász P (szerk.) Frontális lebeny mint a neurológia és a pszichiátria közös területe. Budapest: Melinda kiadó, 91-102. Bódizs, R., Lázár AS, Rigó P (2008): Correlation of visuospatial memory ability with right parietal EEG spindling during sleep, Acta Physiologica Hungarica, Volume 95 (3), pp. 297–306. Bódizs, R., Kis, T., Lazar, A. S., Havran, L., Rigo, P., Clemens, Z., & Halasz, P. (2005): Prediction of general mental ability based on neural oscillation measures of sleep. Journal of Sleep Research, 14, 285–292. Cemens, Z., Fabo, D., Halász, P.(2005): Overnight verbal memory retention correlates with the number of seep spindles. Neuroscience , 132, 529-535. DeGennaro, L., Marzano C., Fratello F. (2008): The Electroencephalographic Fingerprint of Sleep Is Genetically Determined: A Twin Study, Anuals of Neurology, vol. 64, 455 – 460. Fogel, S.M., Nader, R., Cote K.A., Smith, C.T (2007): Sleep Spindles and Learning Potential, Behavioral Neuroscience, Vol.121,No.1,1-10. Fogel S.M., Smith C.(2006): Learning-dependent changes in sleep spindles and Stage2 sleep, J.SleepRes. 15, 250-255. Gais, S., Möle, M., Helms, K., Born, J. (2002): Learning-dependent increases in sleep spindle density. Journal of Neuroscience, 22, 6830–6834. Johnson, W. B. (1999): Personality characteristics of future military leaders, Military Medicine, 12 Kéri Sz., Gulyás B., (2003): Elektrofiziológiai módszerek a kognitív idegtudományokban. In: Pléh Cs., Kovács Gy., Gulyás B (szerk.).: Kognitív Idegtudomány, Osiris kiadó, Budapest, 81-97. Moscovitch, C., Kapur, S., Kohler, S., Houle, S. (1995) Distinct neural correlates of visual long-term memory for spatial location and object identity: a positron emission tomography study in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 92, 3721–3725 Peters K., Ray, L., Smith, V., Smith, C., (2008): Changes in the density of stage2 sleep spindles following motor learning in young and older adults, J.SleepRes.17, 23-33. Raine, A., Reynolds, C., Mednick, A S., Venables H., P. (2002): Stimulation Seeking and Intelligence: A Prospective Longitudinal Study, Journal of Personality and Social Psychology, Vol. 82, No. 4, 663–674. Sándor P., Német O., Lázár A. S., Rigó P., Gémes K., Bódizs R. (2010): Újdonságkeresés és intelligencia az alvási orsózás egyéni különbségeinek tükrében, Psychiatria Hungarica, Supplementum, A MPT VII. Nemzeti Kongresszusának eloadáskivonatai. Schabus,M., Hoedlmoser,K., Gruber,G., Sauter,C., Anderer,P, Klösch,G., Parapatics S.,.Saletu B,.Klimesch W.,Zeitlhofer, J (2006): Sleepspindle-related activity in the humanEEG and its relation to general cognitive and learning abilities, European Journal of Neuroscience,Vol.23, pp.1738-1746. Schabus, M., Hoedlmoser,, K., Pecherstorfer, T., Anderer, P.,Gruber, G., Parapatics, S., Sauter, C., Kloesch, G., Klimesch, W., Saletu, B, Zeitlhofer, J. (2008): Interindividual sleep spindle differences and their relation to learning-related enhancements, Brain Research, 1191, 127-135. Sternberg, J.S. (1981): Novelty-Seeking, Novelty-Finding, and the Developmental Continuity of Intelligence, Intelligence, 5, 149-155. |
