Rezümé:

Jelen tanulmány a kognitív képességek és az agy alvás közben feltárulkozó összefüggéseivel foglalkozik. Célunk bemutatni a témában összegyûlt fontosabb felfedezéseket és újításokat, különös tekintettel az alvási orsózás és intelligencia kapcsolatára. Az alvási EEG (elektro-enkefalográfia) orsószerû képletei ujjlenyomatszerûen jellemzik az egyént, mely jelenség fõként a NREM alvás 2. stádiumában észlehetõ. Az alvási orsó egyedspecifikussága révén kapcsolatban állhat egyéb kognitív területekkel, mint például a tanulás különbözõ fajtáival, a memória konszolidációjával és az intelligenciával. Bemutatjuk a SE Magatartástudományi Intézetében mûködõ 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

BEVEZETÉS

Az elõzõ részben részletesen olvashattunk az alvási EEG különleges képzõdményeirõl, az alvási orsókról és azok egyedspecifikus, „ujjlenyomatszerû” 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 idõkben is léteztek elképzelések a magatartásbeli jelenségek és az alvás mennyiségének, hosszának, idejének, minõségének kapcsolatáról, de a kutatások csak az elektroenkefalográfia felfedezése után indulhattak meg igazán. A technikai felfedezések ellenére azonban az alvási EEG pszichológiai összefüggéseirõl nagyon keveset tudunk ma is.

A Semmelweis Egyetem Magatartástudományi Intézet alváslaboratóriumában mûködõ 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 elsõként bemutatjuk az ebben a témában fontos, úttörõ kutatások eredményeit, majd az alvási EEG egy, a talamusz és a kéreg közremûködésével létrejövõ 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 különbözõ 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 vetõdhet fel ilyen összefüggés?

AZ INTELLIGENCIA

Az intelligencia mentális képességeink leírására használt tág értelmû kifejezés, mely számos különbözõ jelentést hordozhat. A szûkebb értelemben vett pszichometrikus intelligencia a mentális (vagy IQ) teszteken elért eredményt jelenti, amely felnõtteknél 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 kezdõdött, 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 követõi 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) vezethetõk vissza, míg mások ezt a tudás, illetve összetett kognitív folyamatok (pl. végrehajtó funkciók, figyelem) eltéréseivel magyarázzák. Az intelligencia-tesztek viszonylag pontosan képesek elõrevetíteni 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 érdeklõdés, a kutatás új fogalmi és gondolkodási rendszerek után, majd azok felfedezése, elsajátítása és analógiás felhasználása régi problémák megoldására.

Az agy élettani mûködése szempontjából figyelmet érdemel az intelligencia neurális hálózatának hatékonyság elmélete, amely szerint a kognitív teljesítmény hátterében az agy egy általános tulajdonsága, legvalószínûbben 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 képességûekrõl beszélünk. 115 ponttól 135 pontig átlag feletti tehetségrõl, 140 pont felett nagyon kivételes tehetségrõl beszélünk (2. ábra). A megtartott mentális képességek hátterében talált legfõbb tényezõk (Schaie, 1996):

• rugalmas személyiség kialakítása az életút középsõ szakaszáig
• kardio-vaszkuláris vagy más krónikus betegségek hiánya
• a magas társadalmi osztály által kedvelt környezetben lévõ lakhely
• intellektuálisan ösztönzõ, komplex környezet
• magas mentális képességû társsal való együttélés
• az agy gyors feldolgozási sebességének fenntartása
• az élettel való megelégedettség középkorban és azután

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 különbségeibõl statisztikai eljárások segítségével kivesszük a mentális sebesség hatását, akkor a fiatalok és az idõsek közti különbségek gyakorlatilag eltûnnek.

AZ ALVÁSI ORSÓZÁS JELENTÕSÉGE A MEMÓRIAFOLYAMATOKBAN ÉS AZ INTELLIGENCIAHÁNYADOS ALAKULÁSÁBAN

Az alvás stádiumai és a kognitív teljesítmény kutatása napjainkban az érdeklõdés középpontjába került. Köszönhetõ ez azon felfedezéseknek, melyek szerint az alvás közben zavartalanul mérhetõ agyi hálózati oszcillációk az agymûködés esszenciális összetevõi (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 jelenlevõ jellemzõ oszcillációs formák egyénre jellemzõ karakterisztikumait. Ezen kutatások egyik fõ árama foglalkozik a nappali tanulást követõen jelentkezõ változásokkal alvási oszcillációkban, és fõleg az emlékezeti rögzülésben játszott szerepekre fókuszál (ld.: Schabus, 2008; Gais, Molle, 2002; Peters, 2008). Más részrõl pedig jelentõs 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 jellemzõket az alvási oszcillációkban, melyek vonásszerûen állandóak és egyéni azonosításra adnak lehetõséget.

A tanulást követõen létrejövõ memóriakonszolidációs vizsgálatok közül Gais, Molle, (2002) eredménye érdekes, mely szerint az alvás 2. stádiumában megfigyelhetõ (S2) alvási orsózás deklaratív tanulást követõen szignifikánsan megnövekedett, a hasonló kognitív megterhelést kapó, de nem tanulási feladatot ellátó kontroll csoporthoz képest. Fogel és mtsi. (2006) egyszerû 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 fejlõdéssel együtt nõtt a 2. alvásstádium hossza is. Hasonló összefüggéseket találtak Peters és mtsi. (2008) is az egyszerû motoros feladatot követõ memóriakonszolidáció mértéke és az alvási orsók gyakorisága között. A mostanra összegyûlt 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 jelentõs megfigyelések vonatkoznak az alvási orsózás egyéni szintjének különbözõ 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 legerõsebb 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 vonásszerû összefüggése természetesen nem jelenti azt, hogy a napközbeni hatások nem befolyásolják a kérdéses mutatókat, sõt léteznek kutatások, melyek mindkét nézõpontot 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 fejlõdést 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 idõtartamával (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 elõzte- e meg az alvást. Meglepõ módon tehát nem találtak megnövekedett orsóaktivitást a tanulási helyzetben a kontrollhoz viszonyítva, amit azzal magyaráznak, hogy a megnövekedett orsóaktivitás specifikusan az alvás elõtt sikeresen memorizáló alanyokra jellemzõ, tehát általánosan jobb képességhez kötött. A vizsgálat pontosított verziója során (2008) kiderült, hogy léteznek egyéni különbségek is és jelen vannak a tanulás nyomán fellelhetõ változások is, utóbbiak összefüggnek a tanulás mérhetõ hatékonyságával. Ezek a változások azonban jóval kisebb léptékûek, mint az egyéni variabilitás, amely a vizsgálat bármely szakaszában meghatározó és jellemzõ az egyénre. A kétféle jelenség tehát érvényes, de mérés szempontjából külön kell választanunk õket (Schabus, 2008).

A fentiek nyomán kevés kétség marad afelõl, hogy az alvásfüggõ oszcillációk, különös tekintettel az alvási orsózásra, kapcsolatban állnak bizonyos kognitív mutatókkal, az intelligenciával vagy a memória-konszolidációval. Ezenkívül egyes szerzõk szerint a kreativitásban és a találékonyságban is fontos szerepe van az alvás alatti agyi folyamatoknak (Wagner, 2004; id.:Schabus, 2008).

INTELLIGENCIA, ALVÁSI ORSÓZÁS ÉS SZEMÉLYISÉG

A Semmelweis Egyetemen tevékenykedõ 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, vonásszerû jelleget emeljük ki, ugyanakkor szem elõtt tartva a tanulásfüggõ 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 jellemzõivel hozzák összefüggésbe. Ez az eredmény a kérgi lokalizáció alvási orsózáson alapuló megközelítésének lehetõségét 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 megerõsíti, hiszen a kutatók a vizuális-téri emlékezeti teljesítményt a jobb parietális lebeny mûködésével 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 Kérdõív) 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 jellemzõ, az intelligencia és az újdonságkeresés is összefügg az alvási orsózással, mégpedig pozitív irányban. Tehát minél inkább intelligens illetve újdonságkeresõ egy személy, annál több a gyors orsója.

A fenti eredmények felvetik annak lehetõségét, hogy a személyiség és az intellektuális képességek közvetlenül hatnak egymásra. A csecsemõkutatások eredményei alátámasztják ezt a felvetést, hiszen bebizonyosodott, hogy az ingerkeresõ magatartás csecsemõkorban jobb késõbbi iskolai és intelligenciatesztbeli eredményeket vetít elõre (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 újdonságkeresõ 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 lehetõvé az alvási EEG finomelemzése által, ami a hadtudományi kutatások területén is úttörõ irányvonal lehet.

ÖSSZEFOGLALÓ

Az alvási EEG és az intelligencia fent ismertetett összefüggései arra engednek következtetni, hogy az alvási orsózás több más, viszonylag stabil és mérhetõ 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 lehetõvé teheti.

Az intelligenciával kapott eredmények újabb megerõsítõi annak, hogy az alvási orsózás nem csak az azonosítás és az alkalmasság vizsgálatok korszerû 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 elsõ és az utolsó alvásciklus NREM fázisában. (Bódizs, 2005 nyomán)

FELHASZNÁLT IRODALOM

Anderson, 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 elõadáskivonatai.

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.