Hur tiden på dygnet påverkar människors förmåga att lära

I en tid där all världens information bara är ett par klick bort, är det nu möjligt att lära sig praktiskt taget vad som helst när som helst på dygnet – åtminstone i teorin. I praktiken är saker och ting inte så entydiga. Trots att vi kan tillgång information när vi vill, vår förmåga att absorbera och förstå den informationen är inte lika flexibel. Det visar sig att vissa tider på dagen är bättre för inlärning än andra.

Detta tack vare en komplex uppsättning fysiska processer, kända som dygnsrytmer, som reglerar tidpunkten för allt från vår sömn till vår matsmältning på en 24-timmarscykel. De är också integrerade i hur vi behandlar och behåller information.

Dygnsrytmer utgår från den suprachiasmatiska kärnan (SCN), en liten region i den främre hypotalamus i hjärnan. Klockgener som finns i cellerna i denna pacesettare uttrycks med jämna mellanrum. De koordinerar uttrycket av gener i andra celler i hjärnan och i hela kroppen, vilket resulterar i en anmärkningsvärt förutsägbar kaskad av funktioner som bestämmer våra nivåer av upphetsning eller vakenhet, och därmed vår förmåga att uppmärksamma och hämma irrelevant information. Detta formar i sin tur hur vi skapar minnen, integrerar dem i vår befintliga kunskapsbas och återkallar dem under dagen.

Experimentell störning av dygnsrytmer hos djur som hamstrar har resulterat i allvarliga brister i minnesbildning. En liknande effekt har varit observerats hos flygbesättningar som regelbundet korsar flera tidszoner, vilket resulterar i kronisk jetlag, ett fynd som dramatiskt understryker vikten av det cirkadiska systemet i termer av kognition.

Den optimala tiden för lärande

Massor av forskning har funnit att vissa tider är bättre än andra för lärande - troligen en konsekvens av energitillgången. Bildandet av minnen är en energikrävande process och beroende på timme kan det finnas mer eller mindre energi tillgänglig för att koda information genom bildandet av nya synapser.

I allmänhet, eftersom exekutiva funktioner som hämmande kontroll är starkast vid tider av hög upphetsning, lär inlärningsuppgifter som analytisk problemlösning och deklarativ memorering som kräver reglering av uppmärksamhet och uteslutning av irrelevant information är bäst lämpade för morgontimmar.

"Om det du försöker lära dig kräver fokus och uppmärksamhet på detaljer - lösa ett kalkylproblem, göra data vetenskap, att skriva en uppsats – du är nästan alltid bättre av att göra det på toppen, förklarar Daniel Pink, författare av När: The Scientific Secrets of Perfect Timing.

Omvänt lär uppgifter som drar nytta av minskad hämmande kontroll, såsom insiktsproblemlösning och icke-deklarativ eller implicit memorering, är bättre lämpade för eftermiddags- och kvällstimmarna när vi är mindre upphetsad. Minskningen av hämning kan underlätta skapandet av kopplingar till tidigare, till synes orelaterade kunskaper.

Denna så kallade tidseffekt varierar avsevärt mellan individer och utvecklingsstadier. Människor kan grovt kategoriseras som tillhörande en av två kronotyper: morgon eller kväll. Morgonkronotyper (lärkor) är mest väckta under de tidiga timmarna, medan kvällskronotyper (ugglor) är mest väckta sent på dagen. I det som är känt som synkroneffekten lär folk sig vanligtvis bäst under sina föredragna timmar.

Även om dessa tendenser i stort sett gäller över en persons livslängd, finns det också ålders-beroende kronotypiska trender. Barn tenderar att favorisera morgnar. Med början av puberteten växlar de mot en kvällspreferens. Vid 20 års ålder når de flesta människor en jämvikt, och vissa föredrar starkt morgonen eller kvällen för större delen av deras vuxna liv och cirka 70% faller någonstans i mitten, troligen lutande mot morgon. Sedan, runt 50 års ålder, finns det en ytterligare ökning av morgonpreferensen hos större delen av befolkningen. Mönstren som upptäcks hos yngre människor har enorma konsekvenser för utbildningen. På grund av synkroneffekten får eleverna ofta undervisning vid suboptimala tider på dagen. Det vill säga: De utsätts för information vid tillfällen då de är mindre förmögna att effektivt ta till sig den.

"För små barn kan du börja skolan tidigt. Men för tonåringar är en av de värsta sakerna du kan göra börja skolan tidigt. I jurisdiktioner över hela USA kliver tonåringar på bussar klockan 06:30 på morgonen, när de i princip är i koma, säger Pink. Sannerligen, American Academy of Pediatrics råder att skolan börjar tidigast 8.30 för ungdomar. De flesta gymnasieskolor börjar runt 8.00, med en tredje start ännu tidigare.

Att flytta upp starttiderna skulle dock inte vara tillräckligt för att verkligen optimera inlärningen. För att verkligen kunna dra nytta av forskningen skulle ämnena behöva koncentreras till de tillfällen då eleverna är redo att engagera sig i dem. "Vi får åttaåringar att lära sig matematik klockan 14.30 på eftermiddagen, när bevisen är överväldigande är det en mycket dålig idé", konstaterar Pink. "Vi får 15-åringar att läsa Shakespeare-pjäser klockan 7:45 på morgonen när de knappt kan se rakt."

Han citerar en studie om standardiserade tester hos danska barn. Eftersom endast ett visst antal datorer var tillgängliga, var testperioderna förskjutna över dagen. Barn som tog testerna senare på dagen presterade mycket sämre än de som tog dem på morgonen, vilket tydligt illustrerar vikten av synkronisering med dygnspreferenser. På samma sätt fann en studie av en bred del av Los Angeles-studenter dålig testprestanda om matematik för elever som undervisades på eftermiddagen. Dessa till synes unika effekter har faktiskt livslånga återverkningar. För att säkra ekonomiskt stöd till högre utbildning krävs goda provresultat, vilket innebär att konsekvenserna av denna felställning är särskilt akuta för låginkomststudenter.

Bortom klassrummet

Lärandet slutar naturligtvis inte efter skolan. Vuxna lär sig hela livet, även upp i åldern. En MR-studie fann att, i linje med synkroneffekten, kunde äldre vuxna bättre behålla fokus under morgontimmarna, vilket matchade yngre vuxnas förmågor senare på dagen. Äldre vuxna har också hittats att prestera bättre på implicita minnesuppgifter under kvällstid.

Pink menar att detta har konsekvenser på arbetsplatsen. "Om ett företag har samma fördelning av kronotyper som den vanliga befolkningen betyder det att 20% är nattugglor. Om du har ett vanligt personalmöte på morgonen kommer 1/5 av människorna i ditt företag att hata livet, skrattar han. Detta kan faktiskt få allvarliga konsekvenser: Beroende på vilken typ av information som förmedlas under mötet, kanske en del personal inte behåller den eller bearbetar den effektivt. I andra situationer, som i fallet med jourhavare sent på natten, kan dygnsavsynkronisering faktiskt vara farlig. Arbetsolyckor är mycket vanligare under kyrkogårdsskiftet. Kärnkraftsincidenten på Three Mile Island 1979 berodde delvis på att en arbetare vid sent skift misslyckades med att komma ihåg en viktig säkerhetsprocedur, till exempel.

En annan komponent i dygnscykeln har en betydande effekt på inlärningen också: sömn. Uppfattningen att "sova på" ett beslut är gammal. Henry VIII sa uppenbarligen en gång till en rådgivare att han tänkte göra just det. (Man kan inte låta bli att föreställa sig den mordiska kungen som lutar sin uppsvällda form mot en hög med sammetskuddar och funderar över sin nästa make avrättning.) Sömn är naturligtvis viktig i mycket mer vardagliga kognitiva processer - den biten av folklig visdom har faktiskt validerats experimentellt. Forskning har visat att snoozing innan den testas på nyinlärd information förbättrar minneskonsolidering och integration med befintlig kunskap. Sömnbrist har motsatt effekt.

När det kommer till lärande visar det sig att timing verkligen är allt. När vi rusar framåt i denna snabba digitala tidsålder, kan det att hålla ett öga på klockan faktiskt göra världen till en rättvisare och säkrare plats för alla.

Redaktörens rekommendationer

• Hjälper det att du lyssnar på språk i sömnen att du lär dig dem snabbare?
• 5 viktiga produktivitetsappar för elever i alla åldrar
• Hur Christopher Nolans Tenet använde visuella effekter för att invertera tid