Cara otak memproses banyak pengalaman saat “offline” selama tidur

• Peneliti Yale mengonfirmasi melalui eksperimen pada tikus bahwa selama tidur, hipokampus dapat mengikat dan memproses sekitar 15 pengalaman yang tidak saling terkait yang dialami sepanjang hari dalam satu peristiwa berdurasi kurang dari 1 detik
• Fenomena ini terkait dengan pengodean generatif di hipokampus, yang memungkinkan otak beralih cepat di antara representasi pengalaman yang berbeda dan menangani beberapa aliran informasi secara paralel
• Dalam eksperimen, aktivitas neuron hipokampus direkam selama 19 jam 30 menit ketika tikus bergerak bebas di 15 konteks ruang berbeda, termasuk periode tidur yang panjang
• Selama tidur, representasi terkompresi waktu dari pengalaman yang berbeda muncul bergantian dalam peristiwa preplay/replay yang sama, sehingga pengalaman-pengalaman independen dapat dihubungkan menjadi episode yang lebih panjang dengan durasi kurang dari 1 detik
• Juga diamati efek posisi serial, yaitu pengalaman pertama dan pengalaman paling baru direpresentasikan paling kuat, memberi petunjuk yang mirip dengan fenomena manusia yang lebih mudah mengingat item di awal dan akhir daftar

---

Hipokampus memproses pengalaman harian bersama-sama saat tidur

• Manusia dan hewan menemui serta mengingat banyak pengalaman setiap hari, dan selama tidur ansambel neuron di otak memutar ulang pengalaman-pengalaman ini untuk mengonsolidasikannya menjadi memori
• Ansambel neuron yang sama juga melakukan preplay atas pengalaman masa depan, dan kemudian berperan dalam mengodekan pengalaman baru menjadi memori dengan lebih cepat
• Sebagian besar studi sebelumnya berfokus pada situasi ketika hewan menjalani satu atau sedikit pengalaman berurutan, sehingga cara otak memproses banyak pengalaman secara bersamaan selama tidur belum jelas
• Peneliti Yale mengonfirmasi kemampuan pengodean generatif pada hipokampus, yang bertanggung jawab atas memori dan pembelajaran; kemampuan ini memungkinkan representasi sekitar 15 pengalaman tidak terkait yang terjadi sepanjang hari diikat dalam bingkai kurang dari 1 detik selama tidur
• Hasil penelitian diterbitkan di Nature Neuroscience

Desain eksperimen dan aktivitas saat tidur

• Tikus bergerak bebas sepanjang hari di 15 konteks ruang yang berbeda, dan peneliti merekam aktivitas neuron hipokampus selama 19 jam 30 menit
  • Waktu perekaman mencakup periode tidur yang panjang
  • Periode tidur digunakan untuk menyelidiki aktivitas offline di otak hewan dari sudut pandang preplay dan replay pengalaman
• Melalui analisis data, teridentifikasi beberapa metode pengodean yang membuat hipokampus meningkatkan kapasitas dan efisiensi jaringan selama tidur, serta memproses representasi berbagai pengalaman tanpa interferensi
• Dalam peristiwa preplay/replay tidur yang sama, otak dapat beralih seperti berkedip di antara representasi terkompresi waktu yang berasal dari dua atau lebih pengalaman berbeda
  • Ciri ini secara signifikan meningkatkan kapasitas pemrosesan informasi paralel tanpa interferensi selama tidur
• Pengalaman-pengalaman independen dapat diikat menjadi episode preplay/replay yang lebih panjang yang memuat aspek berurutan dari urutan terjadinya
  • Urutan pengalaman sepanjang hari dikompresi dalam episode replay berdurasi kurang dari 1 detik

Cara mengurangi interferensi dan membedakan memori

• Dalam kehidupan sehari-hari, konteks dan peristiwa baru terus terjadi, dan setiap pengalaman harus dikodekan secara berbeda dengan interferensi minimal satu sama lain serta diingat kembali kemudian
• George Dragoi mengatakan bahwa belum diketahui bagaimana otak memecahkan masalah ini, dan bahwa pada dasarnya masih kurang eksperimen yang menanganinya secara langsung
• Model komputasi selama ini menganggap bahwa ketika terpapar banyak pengalaman, interferensi katastropik dapat terjadi antara representasi otak atas pengalaman baru dan lama, sehingga pengalaman sebelumnya bisa terlupakan
• Temuan ini mendukung penjelasan bahwa hipokampus memiliki kemampuan pemrosesan mirip komputer yang dapat memproses berbagai rantai informasi secara paralel sambil memisahkan atau menggabungkan makna

Efek posisi serial dan representasi yang dihasilkan secara internal

• Dalam proses representasi selama tidur, efek posisi serial juga terkonfirmasi
  • Pengalaman pertama dan pengalaman paling baru direpresentasikan paling kuat selama tidur hewan
  • Ini mirip dengan fenomena memori pada manusia yang lebih mudah mengingat bagian awal dan akhir dari rangkaian peristiwa atau item
• Dragoi mengatakan mekanisme otak yang teridentifikasi berkaitan dengan cara membentuk dan merepresentasikan representasi yang dihasilkan secara internal tentang dunia, seperti memori, imajinasi, dan insight

[GN⁺]

Opini Hacker News

• Ini adalah metode yang mulai saya lakukan saat S1 dan benar-benar menjadi kebiasaan saat pascasarjana: ketika ada set soal matematika, pada malam hari saya berusaha menghadapinya dengan jujur selama sekitar 1–2 jam, lalu jika mentok saya cepat-cepat melewatinya, sehingga hampir tidak banyak yang berhasil saya selesaikan
  Setelah itu saya tidur nyenyak setidaknya sekitar 7,5 jam, minum kopi pada pagi hari, lalu ketika melihatnya lagi, sering kali saya bisa menyelesaikan cukup banyak soal atau setidaknya ada kemajuan
  Saya memang pada dasarnya tipe orang pagi, jadi mungkin ada bias, tetapi saya kenal beberapa orang yang memakai strategi serupa

  • Cara kerja saya juga hampir seperti ini. Di akhir hari, ketika saya tidak punya energi untuk menyelesaikan masalah baru, saya hanya meninjau sekilas masalah-masalah yang harus saya selesaikan dalam beberapa hari ke depan dan memuatnya ke dalam kepala
    Saya tidak mencoba menyelesaikannya, tetapi keesokan paginya biasanya sudah terbayang solusi-solusi yang mungkin. Ini cukup efektif dalam kehidupan nyata, tetapi sayangnya tidak berlaku dalam wawancara
  • Ketika saya mengembangkan Java penuh waktu, jika terbangun tengah malam, rasanya sebagian besar otak saya terus menggiling masalah coding. Itu tidak baik
  • Rasanya tidak perlu distrukturkan seperti itu. Kalau mentok, kerjakan hal lain, lalu kembali setelah sehari, dua hari, atau lebih; cara sederhana seperti ini sudah lama menjadi salah satu rahasia untuk menyelesaikan pekerjaan
    Dulu saya pernah bekerja di tempat yang mengharuskan satu tiket/tugas selesai dulu sebelum bisa lanjut ke yang berikutnya, dan karena berbagai alasan itu kebijakan yang benar-benar bodoh
  • Seingat saya Thomas Edison pernah berkata, “jangan tidur tanpa meminta sesuatu kepada alam bawah sadar sebelum tertidur.” Nasihat yang bagus
  • Ini mengingatkan saya pada sesuatu yang saya pelajari tentang diri sendiri saat kuliah. Pada pagi hari, otak saya lebih baik untuk memahami konsep baru, dan pagi juga paling baik untuk latihan memecahkan soal serta meningkatkan kemampuan, tetapi saya cenderung kurang mengingat detail yang saya temui
    Sebaliknya, sekitar pukul 2 siang, otak saya terasa beralih ke mode menghafal, sehingga memecahkan soal lebih sulit dibanding pagi hari, tetapi saya mengingat jauh lebih banyak dari apa yang saya baca
    Jadi saya menyusun aktivitas belajar mengikuti kecenderungan ini, dan di usia 46 tahun sekarang pun saya masih merasakannya mirip. Untuk masalah sulit, jika memungkinkan saya menunggu hingga pagi berikutnya, sering kali solusi yang tidak terjangkau pada malam sebelumnya muncul dengan mudah
    Saya berusaha membaca terutama pada malam hari, tetapi dalam kehidupan berkeluarga tidak banyak pilihan waktu

• Hippocampal replay adalah topik disertasi doktoral saya. Ini terutama diteliti pada hewan pengerat, tetapi sejak itu penelitian pada manusia juga menjadi jauh lebih banyak
  Usulan doktoral saya adalah bahwa kelelahan kognitif merupakan konstruksi adaptif. Bukan sekadar sinyal bahwa glukosa telah habis sehingga tidak bisa berfungsi lagi, melainkan lebih seperti saran kepada agen untuk masuk ke mode ‘offline’ dan melakukan replay
  Dua kolaborator saya menulis makalah yang sangat berpengaruh yang merumuskan persamaan Q-learning untuk replay: https://www.nature.com/articles/s41593-018-0232-z

  • Saya penasaran, apa yang dimaksud dengan agen di sini? Apakah manusia, otak, atau semacam komponen tertentu dari otak?
  • Sepertinya bagus untuk beristirahat dan bermeditasi atas apa yang sudah dipelajari
  • Saya penasaran apakah sudah banyak yang meneliti memori hipokampus pada kolibri. Kolibri mengonsumsi glukosa untuk mempertahankan memori spasial tiga dimensi yang luar biasa atas semua lokasi makanan
    https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22357941/
    Formasi hipokampus kolibri dikatakan jauh lebih besar relatif terhadap volume telensefalon dibanding burung mana pun yang sejauh ini pernah diperiksa. Saya melihat kemampuan “komputasi” spasial hipokampus mengonsumsi glukosa di semacam “GeoPU” milik kolibri, memungkinkan mereka berpikir dalam ruang volume 3D, bukan ruang vektor, sehingga ingatan lokasi dan waktu makanan serta navigasi saat melayang menjadi presisi
    Rasanya seperti “menghitung untuk hidup, dan hidup untuk menghitung.” Orang-orang GPU seharusnya mempelajari kolibri. Ini bisa sangat berguna khususnya untuk pencarian jalur AI dengan persepsi sensorik. Sebagian kolibri bermigrasi sekitar 2.000 mil dari Cile ke Kanada
    https://www.hummingbirdsplus.org/nature-blog-network/ruby-th...
    Perlu dilihat seberapa sering makhluk ini membutuhkan pengisian bahan bakar di udara, dan bahwa mereka harus mengetahui rute yang paling efisien yang menghubungkan semua checkpoint makanan sepanjang 2.000 mil itu
    https://i.imgur.com/3MvzmX9.png
    Kolibri dapat mempertahankan sepenuhnya aktivitas melayang yang sangat boros energi hanya dengan glukosa atau fruktosa yang dikonsumsi dari luar
    https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111...
    Melalui spesialisasi pola makan, perilaku, dan fisiologi metabolik, mereka meningkatkan asupan energi bersih, serta memanfaatkan baik fruktosa maupun glukosa pada tingkat yang tidak dapat ditandingi mamalia. Patut dibayangkan berapa banyak gelombang yang berputar di hipokampus untuk tubuh yang memiliki akselerasi seketika dan kontrol ketinggian presisi
    Kolibri benar-benar makhluk menakjubkan, dan kita seharusnya meneliti regulasi glukosa melalui formasi hipokampus kolibri, bukan tikus

• Pada masa Perang Dunia II, Laksamana Raymond Spruance dari Angkatan Laut AS terkenal sangat tenang bahkan di tengah krisis, dan sangat mementingkan tidur yang cukup agar tetap berada dalam kondisi terbaik selama pertempuran
  Bahkan ketika perwira lain tetap terjaga selama 36–48 jam, ia tahu bahwa untuk menjalankan tanggung jawab yang sangat berat dengan baik, ia harus berada dalam kondisi terbaik, jadi ia membaca novel lalu tidur
  Ia juga berjalan lebih dari 8 mil sehari bahkan di laut, berkeliling di dalam kapal sambil membahas isu-isu hari itu dengan perwira lain. Berjalan cocok untuk memutar-mutar masalah di dalam pikiran, atau melamun agar alam bawah sadar mendapat “ruang” untuk bekerja

  • Orang-orang yang bisa memutuskan untuk tidur begitu saja meski ada krisis menggantung di atas kepala itu mengagumkan
    Aku berharap punya kemampuan seperti itu juga. Karena aku tahu betul seberapa buruk performa menjadi ketika kurang tidur
    Pada akhirnya aku mengalami yang terburuk dari kedua sisi. Aku mencoba tidur lebih awal, tetapi roda gigi di kepala terus berputar sehingga tidak bisa tidur, lalu kesal karena sadar tidak bisa tidur, yang membuat makin sulit tertidur
    Kalau saja tetap terjaga 4 jam lagi, setidaknya mungkin ada sesuatu yang kukerjakan, tetapi akhirnya aku sama-sama lelah sambil hanya mengulang-ulang fakta bahwa aku tidak bisa tidur
  • Aku juga terbiasa berjalan, tetapi biasanya tidak sampai 8 mil. Saat berjalan aku sering mendengarkan buku atau podcast, dan kadang bertanya-tanya apakah aku justru merugikan diri sendiri karena tidak membiarkan pikiran mengembara begitu saja
    Di satu sisi, itu hampir satu-satunya waktu ketika aku bisa mendengarkan sesuatu secara utuh selama sekitar satu jam, tetapi di sisi lain, seperti yang dikatakan, mungkin lebih baik memakai waktu itu untuk memberi ruang bagi pikiran untuk bekerja

• Aku cukup beruntung bisa hidup dengan berpusat pada alam bawah sadar, dan secara sadar memutuskan untuk membiarkan alam bawah sadar menuntun hidup
  Ide ini datang dari Le Corbusier[1], yang pernah menjelaskan proses kerjanya sebagai tahap mengumpulkan detail proyek, tahap mengerjakan hal lain sambil membiarkan alam bawah sadar memproses proyek, dan akhirnya duduk untuk menyelesaikan proyek
  Kelemahannya adalah kita tidak tahu kapan inspirasi akan datang dan kapan tepatnya bisa menyelesaikannya. Karena itu menurutku penting untuk rapi dan mencatat semuanya
  Ini juga memberi waktu dan ruang untuk menelusuri kemungkinan solusi dari bidang yang tampak tidak terkait. Semacam navigasi Zen untuk mengerjakan proyek
  [1] https://en.wikipedia.org/wiki/Le_Corbusier
  [2] https://www.goodreads.com/quotes/667285-he-had-a-tremendous-...

  • Proses itu terdengar seperti cara yang mungkin diucapkan seorang penulis. Aku penasaran apakah kamu penulis
    Aku teringat cara penulis atau penyair digambarkan: menunggu ide datang, kadang terus menunggu, kadang mendapatkan kilatan dari peristiwa acak
  • Rick Rubin juga punya filosofi serupa, dan menjelaskannya dalam bukunya “The Creative Act”. Aku penasaran apakah ia memengaruhimu
  • Aku penasaran apakah kamu bisa menjelaskan strateginya lebih detail
  • Aku penasaran bagaimana kamu menyesuaikan cara ini dengan berbagai syarat rinci yang diperlukan untuk mencari nafkah. Bukankah kehidupan sehari-hari perlu dibuat cukup terstruktur?
  • Aku juga memakai pendekatan yang sama :peace:

• Hal yang terus membuatku penasaran tetapi belum kutemukan riset yang meyakinkan adalah apakah, setelah belajar/berlatih baik secara mental maupun fisik, langsung tidur alih-alih beristirahat dalam keadaan terjaga itu optimal
  Jika tidur adalah keadaan terbaik yang bisa dimasuki tubuh untuk mengonsolidasikan memori dan mengurangi kelelahan, secara logis tampaknya kita sebaiknya masuk ke keadaan tidur sebanyak mungkin
  Bagian sulitnya adalah bisa tertidur sesuai kemauan tanpa obat, tetapi menurutku kemampuan untuk cepat tertidur bisa dipelajari
  https://www.inc.com/melanie-curtin/want-to-fall-asleep-faste...

  • Aku ingin melihat riset terkait, dan teringat struktur latihan asana yoga tradisional. Aku juga punya pertanyaan yang sama tentang istirahat setelah belajar/berlatih
    Biasanya di akhir latihan asana yoga, kadang juga di antara postur, dilakukan savasana dan beristirahat dalam kesadaran terbuka. Guruku selalu berkata bahwa ini adalah bagian paling penting dari kelas, dan membuat semuanya terintegrasi
    Saat mulai Muay Thai, aku merasa banyak “kehilangan” apa yang kupelajari di kelas, lalu mulai melakukan savasana begitu sampai rumah. Dalam keadaan seperti tepat sebelum tertidur, otakku memutar ulang isi kelas
    Saat benar-benar mentok pada masalah coding pun, melakukan savasana 10–15 menit lalu kembali terasa membantu
  • Menariknya, aku juga penasaran apakah satu lonjakan adrenalin setelah belajar mungkin efektif. Seolah-olah menipu otak agar berpikir bahwa karena baru saja selamat dari situasi berbahaya, proses tepat sebelumnya harus diingat
  • Topik disertasiku kurang lebih tentang ini
    Aku mengusulkan bahwa kelelahan kognitif adalah konstruksi adaptif yang membiaskan orang untuk offline dan memutar ulang memori, serta optimal secara teori keputusan dari sudut pandang belajar/imbalan
    https://mayank-agrawal.com/papers/AgrawalMattarCohenDaw21.pd...
  • Ketika mulai merasa lelah, aku menyalakan soundscape dengan headphone peredam bising dan berbaring di sofa
    Aku menutup mata dan membiarkan pikiran mengembara. Mirip dengan tahap sebelum tertidur. Biasanya pikiran yang mengembara ini saja sudah cukup, tetapi kadang aku juga tertidur, dan kedua keadaan itu sama-sama membantu
  • Seluruh jadwal sekolah modern disusun dengan bodoh. Terlalu pagi bagi banyak otak yang masih tumbuh, dan tidak diimbangi dengan kesempatan untuk merenungkan apa yang telah dipelajari
    Tahun ajaran seharusnya berlangsung sepanjang tahun tetapi dengan libur yang lebih sering, bukan libur panjang seperti liburan musim panas
    Akan cukup bagus jika siswa punya semacam waktu tidur siang. Mungkin ada sekolah swasta yang bisa mencobanya

• Seiring berjalannya waktu, saat buntu menghadapi suatu masalah, aku jadi bisa mengenali apakah itu kebuntuan yang akan terurai kalau tidur
  Sekarang, meski saat ini sama sekali belum mendapat gambaran, aku bisa tidur dengan keyakinan bahwa paginya mungkin akan terselesaikan

  • Aku juga melakukan hal serupa. Aku bertanya, “Apakah di sini terasa ada ruang solusi, apakah ini masalah yang mungkin bisa diselesaikan?” Jika ya, aku terus menggali atau merenungkannya, terutama membiarkannya matang
    Jika tidak, aku bertanya kenapa tidak, menyusunnya ulang, atau memindahkannya ke “wishlist” yang satu tingkat di bawah “roadmap”
    Kreativitas mendapat manfaat dari pematangan, yaitu proses meletakkannya sebentar lalu melihat restrukturisasi dan ide baru apa yang muncul
  • Ini juga terkait dengan ingatan. Kalau ingin mengingat sesuatu, bacalah sebelum tidur
    Setelah membaca, tidak ada yang teringat, tetapi saat bangun, secara ajaib hal itu muncul dalam ingatan. Sangat berguna

• Materi terkait: The Committee of Sleep: How Artists, Scientists, and Athletes Use Dreams for Creative Problem-Solving – https://en.wikipedia.org/wiki/The_Committee_of_Sleep

• Mengemudi mobil juga mirip. Setelah seharian membenturkan kepala ke tembok lalu menyerah, saat menyetir pulang dalam keadaan melamun, solusi, atau setidaknya masalah yang sebelumnya tidak terlihat, muncul di pikiran

• The Sleep Solution maupun Why We Sleep juga membahas hal ini. Buku-buku itu juga berpendapat bahwa tidur REM adalah bagian inti dari pengalaman ini
  Analogi yang paling berguna adalah bahwa tidur REM merupakan proses menulis data dari cache ke hard disk. Dalam proses itu, data dibersihkan sehingga beban emosional berlebih yang melekat padanya berkurang
  Misalnya, jika mengalami kesedihan besar, memimpikannya adalah bagian penting dari proses untuk mengatasinya
  Jika memakai obat tidur atau alkohol, tidur REM akan tertekan

  • Pada Perang Dunia II, sebagian komandan menganggap segelas brendi setelah operasi yang berat membantu mencegah “kelelahan tempur”. Menarik jika sebenarnya itu mungkin membantu dengan mengurangi pembentukan memori traumatis
    PD II seharusnya menjadi contoh utama yang menunjukkan pentingnya tidur yang cukup. Di kedua pihak, ada banyak kesalahan yang terjadi karena para pemimpin tidak tidur selama berhari-hari
    Laksamana Kurita mungkin bisa saja menekan keunggulannya dalam Pertempuran Samar, dan Laksamana Halsey mungkin bisa menghindari dua topan yang ditemui gugus tugasnya. Tentu saja mudah untuk duduk di sini dan mengetik begini tanpa mengalami tekanan perang yang luar biasa
  • Bagian menulis dari cache ke hard disk, menurut Why We Sleep, sepertinya merupakan bagian dari siklus tidur non-REM
    Tidur REM bertanggung jawab atas mimpi, dan berperan mencocokkan pengalaman di cache dengan penyimpanan jangka panjang. Kalau ingatanku benar, begitu

• Mimpiku rasanya terbagi kira-kira 25/25/25/25: pengalaman sehari-hari biasa, mimpi yang sama atau sangat mirip, situasi yang sepenuhnya baru, dan mimpi surealis yang seolah secara ajaib menempatkanku di lokasi dan situasi acak
  Aku selalu menganggapnya sebagai campuran pengalaman masa lalu dan baru-baru ini yang disusun ulang, dengan sedikit tambahan skenario hipotetis masa depan
  “Kedipan” terdengar seperti A/B test yang bagus untuk hipotesis, dan replay tampaknya bagus untuk menghafal
  Dalam mimpi yang lebih hipotetis, fisikanya aneh atau aku tidak merasakan apa-apa meski mencubit wajah, jadi aku sering menyadari bahwa itu mimpi, dan mungkin dengan begitu aku agak merusak prosesnya. Mungkin juga itu ciri INTJ
  Saat kecil, aku ingat bisa menyadarinya lalu terbang, tetapi belakangan ini aku jarang bisa naik lebih dari 10 meter dari tanah. Sepertinya ada pembatas kecepatan