Project

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Unconscious, sleep-assisted language learning

Applicant Züst Marc
Number 148941
Funding scheme Doc.CH
Research institution Klinische Psychologie und Psychotherapie Institut für Psychologie Universität Bern
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Psychology
Start/End 01.10.2013 - 31.07.2016
Approved amount 203'920.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Psychology
Neurophysiology and Brain Research

Keywords (11)

Episodic memory; Unconscious; Consolidation; Learning; Memory; Sleep; Hippocampus; Medial temporal lobe; Associative learning; Brain; Vocabulary acquisition

Lay Summary (German)

Lead
Beim Anlegen einer neuen Gedächtnisspur im episodischen Gedächtnis (=Gedächtnis für einmalige Erlebnisse) ist ein schnelles Verknüpfen von Reizen aus der Umwelt nötig. Unsere Forschung zeigte, dass das episodische Gedächtnis auch ohne Bewusstsein über den abzuspeichernden Inhalt gebildet und wieder abgerufen werden kann, und dass bewusste und unbewusste episodische Gedächtnisbildung auf den gleichen Gehirnstrukturen (die Prozesse sind offenbar verschieden in diesen Strukturen)beruhen.
Lay summary

Inhalt dieser Dissertation ist die Beforschung der Struktur und Grenzen des bewussten und unbewussten menschlichen episodischen Gedächtnisses. Es wurden drei Projekte verfolgt. Im ersten Projekt zeigten wir mittels bildgebender Verfahren (fMRI), dass unbewusste und bewusste episodische Erinnerungen in der gleichen Hirnstruktur, dem Hippocampus, verarbeitet werden und dort interagieren können: Der bewusste Abruf einer Erinnerung verläuft schneller, wenn unmittelbar vorher unbewusst eine ähnliche Erinnerung abgerufen wurde. Im zweiten Projekt fanden wir, dass unbewusst gelernte Gedächtnisspuren selbst nach bis zu 25 min Ruhezeit noch abgerufen werden und das Verhalten beeinflussen können. Im dritten Projekt konnten wir zeigen, dass im Schlaf eingespieltes Vokabular aufgenommen, im Langzeitgedächtnis hinterlegt, und später im Wachzustand unbewusst wieder abgerufen werden kann. In fMRI Aufnahmen konnten wir hippocampale Aktivität während des unbewussten Abrufs von im Schlaf gelerntem Vokabular nachweisen. Dies deutet darauf hin, dass Vokabellernen im Schlaf vermutlich über die gleichen Gehirnareale, v.a. den Hippocampus, läuft wie das Vokabellernen im Wachzustand.

Lernen ist ein aufwändiger Prozess. Die Möglichkeit, dies unbewusst – und somit ohne den Aufwand des Lernenden – zu fördern, könnte zu vielversprechenden Anwendungen im Schulungssystem, in der Erwachsenenbildung und in der Klinik führen. Gerade wenn man berücksichtigt, dass Kinder mit Lernstörungen (z.B. ADHS) sich vor allem dadurch auszeichnen, dass sie Schwierigkeiten haben, ihre bewusste Aufmerksamkeit auf dem Lernmaterial fokussiert zu halten, kann ein unbewusster Zugang besonders hilfreich sein.

Direct link to Lay Summary Last update: 26.08.2016

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Subliminal messages exert long-term effects on decision-making
Ruch Simon, Züst Marc Alain, Henke Katharina (2016), Subliminal messages exert long-term effects on decision-making, in Neuroscience of Consciousness, 2016(1), niw013.
Hippocampus Is Place of Interaction between Unconscious and Conscious Memories
Züst Marc Alain, Colella Patrizio, Reber Thomas Peter, Vuilleumier Patrik, Hauf Martinus, Ruch Simon, Henke Katharina (2015), Hippocampus Is Place of Interaction between Unconscious and Conscious Memories, in PLOS ONE, 10(3), e0122459.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Team Prof. Dr. Stefan. R. Schweinberger, Universität Jena Germany (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Exchange of personnel
Neuroradiologie Inselspital Bern Switzerland (Europe)
- Publication
- Research Infrastructure

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
INTERNATIONAL CONFERENCE ON MEMORY Poster Vocabulary acquisition during sleep 17.07.2016 Budapest, Hungary Züst Marc;
11th Annual Meeting Clinical Neuroscience Bern Talk given at a conference Vocabulary acquisition during sleep 31.03.2016 Bern, Switzerland Züst Marc;
10th Annual Meeting Clinical Neuroscience Bern Talk given at a conference Long-term effects of subliminal perception 22.01.2015 Bern, Switzerland Züst Marc;
Neuroscience 2014 Talk given at a conference Hippocampus is place of interaction between unconscious and conscious memory retrieval 15.11.2014 Washington, D.C., United States of America Züst Marc;


Associated projects

Number Title Start Funding scheme
119953 Does slow wave sleep strengthen the memory traces of both consciously and nonconsciously encoded episodes? 01.05.2008 Interdisciplinary projects

Abstract

It has been shown that episodic memory can be established and retrieved without conscious access to its content, and this process is mediated by the same structure that mediates conscious episodic memory functions: the hippocampus (Henke, 2010). In my PhD, I explored the inner workings and boundary conditions of conscious and unconscious human episodic memory in three projects. In the first project we could show that conscious memory retrieval is faster and more efficient if it is preceded by the retrieval of an unconscious memory trace of similar content. fMRI showed increased efficiency as decreased signal emanating from the hippocampus during conscious retrieval preceded by congruent unconscious retrieval. In the second project, we found that unconsciously established memory traces survive at least 25 minutes and are still able to influence behavior during this time period. In the third and eponymous project of this dissertation, we found that new episodic verbal associations (i.e. vocabulary) can be established during deep, slow-wave sleep (SWS) and unconsciously retrieved after waking. Presentation of vocabulary during SWS led to a synchronization of slow waves as measured with EEG, which distinguishes between later remembered and later forgotten vocabulary. fMRI during unconscious retrieval revealed an increased hippocampal activation accompanying successful versus unsuccessful retrieval. However, the conscious (re)-learning of sleep-played vocabulary as tested in an immediate retrieval test was impaired compared to a baseline condition. Whether longterm memory formation profited from previous sleep learning is currently under investigation. In summary, we found that unconscious episodic memory traces are hippocampally mediated, robust over extended time periods, can influence behavior and interact with conscious memory.
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