睡眠的重点知识（特定睡眠阶段或可学习新知识）

睡眠是我们生活中必不可少的一部分，科学家一直以来都在探索睡眠的奥秘，特别是睡眠时大脑的活动。大量研究表明，我们在清醒状态时编码和学习的新知识，随后会在睡眠中被巩固，那些不稳定的新知识经过睡眠后，变得更加稳定，并被整合到原有的知识系统中，保存更长的时间。因此，除了白天努力学习外，还需要给自己充足的睡眠来保证学习的效果。除了这种“复习”功能，我们在睡眠时能否学习全新的知识呢？

　　睡眠中学习新知识的实验证据

　　由于睡眠状态下缺乏学习所必需的意识觉知，并且有研究认为睡眠期间在脑连接性、能量代谢、突触可塑性以及基因表达模式上并不具备形成长期记忆的理想条件，在睡眠中学习新知识并保持至清醒后似乎是不太可能的。但最近几项研究提供了可以在睡眠中学习新知识的证据。

　　阿纳·阿尔济（Anat Arzi）等人利用人们在闻到香味和臭味时的不同嗅觉反应（闻到香味会加深呼吸，闻到臭味会减弱呼吸），来考察我们在睡眠中是否能学习新知识。他们在参与者睡着后，播放不同的声音，之后让参与者闻香或臭的味道，使某种声音和特定的嗅觉反应在睡眠中建立联结。之后单独呈现声音时，参与者将出现不同的嗅觉反应。在被试睡醒后，再让被试听声音，发现也会出现不同的嗅觉反应，表明在睡眠中建立了声音—气味的联结，保持到了清醒之后。另外，在睡着后，大脑会经历从轻度睡眠到深度睡眠，再到快速眼动（Rapid Eye Movement，REM）睡眠的睡眠周期。阿纳·阿尔济等人的研究还发现，只有在非快速眼动睡眠（Non-Rapid Eye Movement Sleep，NREM）时期建立的声音与气味的联系，才可以持续到清醒状态。但这一研究发现的声音和气味之间的联结，只是一种简单的条件反射，并且由于嗅觉反应较快地消失，对清醒后测量的限制性较大。因此，最近发表在《当代生物学》上的一项研究，采用了更为复杂的任务，为证实可以在睡眠中学习新知识提供了进一步的证据。

　　马克·阿兰·祖斯特（Marc Alain Züst）让参与者在睡眠中学习词汇，他们采用了配对联想学习（Paired-Associates Learning）任务，在午睡的慢波睡眠期（Slow-Wave Sleep，SWS）给母语为德语的参与者播放假词—德语词（如tofer- Haus，tofer是假词，Haus是德语中房子的意思）组成的词对。在参与者睡醒后，让其判断听到的词（睡眠中听过的假词，如tofer）所指的事物尺寸是大于鞋盒的还是小于鞋盒的。因为参与者并不认识这些假词，也不知道在睡眠中听过这些词，因此他们是进行二择一的迫选。这个任务的正确率可以反映对词汇联结关系的内隐学习效果，从而考察他们是否在睡眠中建立了词对之间的联结。如果参与者在睡眠中没有建立假词和真词之间的联结，那么判断正确率应该是随机水平；如果正确率显著高于随机水平，则说明在慢波睡眠期能够成功编码词汇之间的联结关系。研究结果发现，当词对中的第二个词是在慢波睡眠的慢波波峰期呈现，在醒后的测试中，被试的判断正确率显著高于随机水平，表明在慢波睡眠阶段，可以成功编码词对关系，并在清醒时提取，但这种编码的成功率是有限制的，需要依赖慢波波峰期的皮层兴奋度。因此，研究者认为，睡眠期间的关系编码可能只发生在非常有限的条件下，比如区分神经元去极化时期的慢波波峰，因为这些波峰与皮层兴奋度以及类似于清醒状态的神经网络特性有关。通过研究慢波睡眠阶段的记忆编码功能，研究者探讨了词汇的内隐关系绑定在无意识状态下是否可行。最终的实验结果表明，睡眠阶段大脑可以建立并存储假词与真词之间的语义联结，并且慢波波峰有助于睡眠期间的编码。

　　睡眠学习为心理治疗提供新思路

　　上述研究揭示了在特定的睡眠阶段编码新知识是可能的，但其神经机制尚未可知。为了阐明睡眠中联想学习的神经动力学基础，安德烈·卡纳尔斯·约翰逊（Andrés Canales-Johnson）提出了这一假设：支持睡眠中编码新知识的神经机制，可能与巩固（consolidation）和重新激活（reactivation）在清醒时所学知识的神经振荡相关，包括低频的δ波（0.5—4Hz）、θ波（4—7 Hz）和纺锤波（11—16Hz）等频段的活动。该实验采用了阿纳·阿尔济等人研究的部分数据，分析了在非快速眼动睡眠中听觉—嗅觉建立条件反射过程中记录的脑电信号。分析结果发现，δ波和纺锤波波段的活动参与了学习过程的早期习得阶段，而θ波波段的活动是在辨别能力建立后才出现的。这表明，睡眠学习过程中，这些脑电波节律的即时调节可能决定新的联想记忆的获得与存储。

　　尽管实验中设置的睡眠阶段的学习任务与日常生活中需要的学习形式还有很大距离，并且需要在特定的阶段才能学习，但这些研究提示我们，可以在某些特殊情况下利用边睡边学的机制。由于睡眠学习可以产生在清醒状态下无法有意识获得的记忆痕迹，对清醒时的行为产生内隐的影响，所以睡眠获得的信息可以绕过有意识的防御机制，从而使个体更容易发生行为改变。阿纳·阿尔济等人的另一项研究巧妙地将厌恶气味与香烟烟雾建立起条件反射，使得吸烟的参与者在清醒后的几天内减少了吸烟行为，这为戒烟提供了新的思路。对于恐惧症患者，利用睡眠中意识觉察较低的状态，可以帮助他们降低特定的恐惧反应。但在推广和应用该功能之前，还需要大量研究对其益处和局限等进行进一步探讨。

　　然而，睡眠学习的无意识特征也使人们怀疑睡眠学习是否有益于教育。托马斯·安德里隆（Thomas Andrillon）等人的研究结果甚至表明，在非快速眼动睡眠期间的学习可以产生抑制性记忆。例如，在非快速眼动睡眠期间处理噪声模式会损害随后其对这些相同噪声模式的有意识学习。受这一发现启发，有的研究者正在探索睡眠中的无意识词汇学习是否会抑制同一词汇随后的清醒学习。如果是的话，这可能意味着我们在睡眠和清醒时处理相同的信息是不同的，这两个相关的记忆是相互竞争的。另外，前文提到的安德烈·卡纳尔斯·约翰逊等人的研究发现，睡眠时编码新知识的神经机制可能跟巩固白天所学知识的机制重叠，但睡眠时学习新知识是否会干扰睡眠的记忆巩固功能等问题还需要未来研究进一步探讨。

　　（作者单位：浙江师范大学心理学系）

来源：中国社会科学网-中国社会科学报　作者：董聪聪 陈双

获取更多学术资讯 请关注中国社会科学网官方微信公众号cssn_cn