睡眠學習，到底靠譜不？

腦極體·2020-05-29

吃著褪黑素，熬著漫長的夜，這是多么痛的領(lǐng)悟！

編者按：本文來源創(chuàng)業(yè)邦專欄腦極體。

睡眠學習，顧名思義，就是通過睡眠來增強人類的學習能力。

這個概念包含了兩層意思，第一層就是探討“睡眠是否可以鞏固我們醒著時候?qū)W到的東西”；第二層是探討“在睡眠過程當中，能不能學習新的東西”？

我們先開一個腦洞。

如果戰(zhàn)國時期的莊周老先生活在現(xiàn)代，他會如何看待這一個問題呢？估計莊周很可能會覺得人類已經(jīng)病入膏肓了。

我們知道莊周曾經(jīng)說過“吾生也有涯，而知也無涯，以有涯隨無涯，殆矣”的話，也就是說知識的儲量是無窮無盡的，我們用自己短暫的人生去追求無盡的知識，這樣很危險?，F(xiàn)在我們不僅要把醒著的時候浪費去學習，還要拿睡眠去追求新知，這不是更瘋狂么？

話雖如此，但其實莊周這個漆園吏在當時已經(jīng)是極少數(shù)知識最淵博的學者了。放到今天，他估計也是某高校里一位狂妄不羈的學者，一方面大力宣揚自然主義的人性論，一方面又苦苦探索著“莊周夢蝶，蝶夢莊周”的生命奧秘。

沒辦法，這是人類的求知欲和好奇本性使然。知識（當然大部分只是信息）的增長，已經(jīng)讓現(xiàn)代人將睡眠時間一再壓榨得所剩無幾。既然醒著時候的學習潛力已經(jīng)挖掘殆盡，那不如向著占據(jù)我們?nèi)松种坏乃邅砭鹑摿Α?/p>

我們真的可以在一邊睡覺的時候一邊學習嗎？近些年一些研究正試圖證明這一點。在具體介紹和評價這些研究之前，我們可以先來回顧下科學家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的那些睡眠和學習相關(guān)的秘密，以及他們曾做過的那些有點“腦洞大開”的實驗，最后我們再看下當前睡眠學習的研究和問題。

從科幻走進現(xiàn)實，睡眠學習的“野蠻探索史”

科學新知的萌發(fā)很多來自于大膽的假設(shè)和猜想，比如“一個小球從斜坡滑向一個絕對平滑的平面，會不會無止境的走下去？”、“如果我能追到光，時間會不會慢下來？”

所以我們不能輕易嘲笑任何一個“奇思妙想”，比如，我們對著一個熟睡的人不斷重復一些知識，這個人醒來后還會不會記得？

相較于“無摩擦平面”、“追趕光速”的想象，夜深人靜時候?qū)χ粋€人說話卻是很容易實現(xiàn)的。據(jù)說古代的佛教僧侶們就會在熟睡的年輕僧侶耳邊誦經(jīng)，幫助他們更容易記住和理解經(jīng)文。至于效果么，我們就無從得知了，就如同無數(shù)的媽媽給還在子宮里的孩子放莫扎特一樣，難以得到準確的結(jié)果統(tǒng)計。

但真的有科學家想要證實這件事情。

1942年美國心理學家Lawrence LeShan教授設(shè)計了這樣一個睡眠干預(yù)實驗。他在紐約州的男子夏令營里選出一批有咬手指習慣的孩子，并分配到兩間不同的木屋里，一組為“睡眠學習”組，一組為參照對比組。

每當“睡眠學習”組的孩子熟睡之后，放在屋子里的留聲機就會不斷播放“咬手指很不好，我手指很苦”之類的暗示性的話。在播放的16000次關(guān)于“咬手指”的句子中，其中一部分還是在留聲機故障后，LeShan教授半夜親自進去重復讀給孩子們聽的！

最后在檢查了所有孩子的手指甲后，統(tǒng)計出“睡眠學習”組有40%的孩子改掉了咬手指的壞習慣，對照組無一人改正。這一實驗似乎成功證明了睡眠時候的語言灌輸能夠影響人們的行為。

二十世紀真的是科學社會實驗的黃金時代！受此影響，50年代的美國，一所縣監(jiān)獄也開始嘗試使用這一方法來改變囚犯們的壞習慣，幫助他們重新做人，結(jié)果據(jù)說也非常“理想”。

同時參與這種實驗的還有當時的蘇聯(lián)，由于擔心美國人贏得睡眠學習的先機，他們決心開展一項規(guī)模更大的社會實驗。

蘇聯(lián)直接選擇了一個兩萬人生活的小鎮(zhèn)開始實驗。從1967年底開始的兩個月時間里，研究者要求當?shù)卮迕袼耙恢币_著收音機，并統(tǒng)一規(guī)定了睡覺時間。在深夜之后，收音機就將準點播放一系列英語課程。最終負責該項目的科學家報告說，該村的村民們已經(jīng)不知不覺學會了1000個英語單詞，還能進行簡單的英語對話。

可以想見，這些“實驗”都存在著種種漏洞，最起碼他們不能確認被試者是否真的有睡著。

LeShan教授實驗中的孩子很可能是醒著真切地聽到這些關(guān)于咬手指的言語威脅，更別說可能聽到黑暗中的教授的親自“訓話”；監(jiān)獄里的犯人可能為了獲得良好表現(xiàn)而故意表現(xiàn)出監(jiān)獄想要的結(jié)果；而伏爾加河小鎮(zhèn)里居民可能早已在晚上醒來，認真地學習了這些英語節(jié)目。不知道當時如果換成中文會不會有這么好的效果。

為了驗證LeShan教授的實驗結(jié)論，1956年蘭德公司的William Emmons和Charles Simon重新設(shè)置了更為嚴格的睡眠學習的研究實驗，因為志愿者帶上了腦電圖監(jiān)測設(shè)備，實驗會在確認他們真的入睡后才開始播放，最后測試證明受試者無法明確指出睡眠中聽到的單詞。

此后一系列實驗證明“睡眠學習效應(yīng)”不堪一擊。

當然，科學家們既沒有放棄對睡眠的研究，也沒有放棄睡眠對學習的作用的研究。至少隨著腦科學的進展，我們獲知了一些更非常積極的結(jié)論。

增強記憶：睡眠本身就是一種學習

關(guān)于睡眠研究，在20世紀最主要的兩大進展就是睡眠周期和快速眼動的發(fā)現(xiàn)。

研究發(fā)現(xiàn)，一般人的睡眠存在一個大概90-100分鐘的睡眠節(jié)律，期間會經(jīng)歷一個由淺入深睡眠的非快速眼動期（NREMs）和一個快速眼動期（REMs）。其中，快速眼動期被認作是人們做夢的主要依據(jù)，同時也被認為是大腦進行記憶整合的關(guān)鍵階段。

2015年，日本筑波大學研究團隊在《科學》雜志發(fā)表的一項報告指出，他們找到一種可以切換快速眼動睡眠和非快速眼動睡眠的神經(jīng)細胞。通過控制該細胞減少快速眼動期的睡眠時長就會減少非快速眼動期的一種德爾塔波腦電波的出現(xiàn)。而德爾塔腦電波能夠增強神經(jīng)細胞之間的聯(lián)系，被認為能夠增加人體的生長素的分泌，也與增強人的學習和記憶能力有關(guān)。

這一結(jié)論其實早已經(jīng)通過大量對比實驗得到過證明。

先從睡眠時間多少來看，睡眠充足和睡眠不足對人們的學習記憶能力影響懸殊。在由以色列特拉維夫大學的阿維·薩德團隊對一群小學生的測試中，一組被要求提前半小時睡覺的學生和另一組被要求晚睡半小時的學生的多項測試中，睡眠不足的孩子的成績出現(xiàn)明顯的倒退。

此外，在對美國大量高中學生的調(diào)研中，成績排名靠前的學生要比成績差的學生，在入睡時間上要早45分鐘，睡眠時長要多25分鐘。一所高中在將早上上課時間從7點多調(diào)至八點半，學生的平均成績也出現(xiàn)了大幅提升。

顯然，在這個睡眠成為奢侈品的現(xiàn)代社會里，更多的睡眠時間可能更有利于提高學習的質(zhì)量。

而從記憶的效果來看，睡眠同樣對記憶有一定幫助。

2007年，這一結(jié)論在哈佛大學主導的一次“彩蛋實驗”中得到了印證。相比較于白天學習晚上考試的“醒組”，晚上學習白天考試的“睡組”在對彩蛋層級關(guān)系的辨識正確率上高出24%。經(jīng)過24小時候，再次進行測試，睡組正確率還是比醒組要高出35%。

白天學習的醒組本來有更多的時間用于記憶，但是大部分時間都在用來睡覺的測試者卻記住了更多的單詞，這確實有點違反直覺。

研究人員分析，可能在睡眠狀態(tài)下，記憶的圖景會被拓寬，而且有證據(jù)顯示，這個記憶被拓寬的時間，就發(fā)生在快速眼動期，大腦在這一時期進行了記憶信息的整理工作，從而強化和鞏固了我們在醒著時候?qū)W到的東西。

另外，研究人員們發(fā)現(xiàn)，在白天通過短暫的小睡，從6分鐘到1小時，也能帶來記憶力的極大提升。這些例證不僅適應(yīng)于小孩子，也適合任何職業(yè)人士或者專業(yè)人士。同時小睡片刻還能降低心腦血管疾病的發(fā)生風險。

這一發(fā)現(xiàn)其實非常符合人們的經(jīng)驗，很多人都有“中午不睡，下午崩潰”的切身體驗。而現(xiàn)在你可能更能理直氣壯地告訴那些覺得午休是一種偷懶的領(lǐng)導這一研究結(jié)果了。你可以舉例說，人家谷歌早在2010年就在總部放置了一些“午休艙”來保證員工恢復精力，下午時間就可以取得更好的工作效率。

當然，僅僅是發(fā)現(xiàn)睡眠和學習的因果聯(lián)系，絕不會滿足科學家們的好奇心。有些研究者將走得更遠，把睡眠跟學習記憶相關(guān)的各種變量拿來進行試驗。

從增強“睡眠學習”再到睡眠“學習”新知識

奧爾德斯·赫胥黎在1931出版的《美麗新世界》當中，描述了一種睡眠學習的方式，也是類似于美國那所縣監(jiān)獄的做法，在小孩子們睡熟之后，利用廣播輕聲播放一些有關(guān)階級偏見的內(nèi)容，以此來讓他們適應(yīng)自己的社會階層。

雖然這一設(shè)想帶著暗黑的反烏托邦色彩，但這一設(shè)想仍然刺激了人們對于睡眠學習的強烈興趣和想象。在“睡眠幫助鞏固學習和記憶新知識”與“睡眠中可以學習新知識”之間，雖然存在著一個巨大的鴻溝。但其中是否包含一種可能性，能否跨越這一鴻溝？

2004年，德國圖賓根大學的研究團隊嘗試研究“經(jīng)顱直接電流刺激法” （tDCS）是否可以通過影響睡眠的腦電波放電來影響記憶力。他們想通過在受試者進入深層睡眠的階段，對他們的大腦前驅(qū)進行電流刺激。經(jīng)過多天的對照試驗（有些時候通電、有些時候沒有）顯示，受試者在接受電流刺激后能夠記住更多的單詞。

2007年，德國盧比克大學的研究者則試圖通過氣味來影響這個睡眠學習過程。他們設(shè)計了一個睡前記憶游戲，測試者在學習過程中會聞到玫瑰花的味道。在他們進入深度睡眠后，研究者還會讓他們再次聞到玫瑰花。最后結(jié)果測試，果然在睡覺后聞過玫瑰花味道，比沒有味道時，記憶效果更好。研究者分析，很可能是味覺腦區(qū)與海馬體相連，更容易影響記憶。

那么，伴隨視覺記憶的同時，給一些聲音刺激呢？受氣味實驗的啟發(fā)，美國西北大學的認知神經(jīng)科學家Ken Paller用伴隨著特定聲音的圖片來進行測試，他們發(fā)現(xiàn)通過睡眠時播放聲音的那些圖片，比沒有聲音的圖片，更容易記住。

Paller再進一步實驗了，如果向一個睡著的人播放某段音樂，他醒來后在游戲《吉他英雄》里玩同一段曲子的得分會更高。

這不僅證明了睡眠有助于記憶學習，而且通過在深度睡眠階段，增加某些刺激因素，可以改善或進一步增強記憶學習的效果。

這不就意味著，天平又一步步向著“在睡眠中學新知”靠攏了嗎？

是的。由于睡眠中我們都緊閉雙眼，關(guān)閉了最大的視覺器官，但是我們還保留著聽覺和呼吸，可以聽到聲音，聞到氣味。研究人員發(fā)現(xiàn)，在慢波深度睡眠而非快速眼動睡眠的階段，聲音和氣味的刺激會激活大腦的記憶。盡管我們醒來毫無意識，但是我們會對睡眠時候聽到的聲音或氣味做出反應(yīng)。

現(xiàn)在，下一步自然就到了對睡眠進行語言信息刺激的測試了。

在2019年1月，瑞士伯尼爾大學在Current Biology雜志上發(fā)表的最新的一項研究成果發(fā)現(xiàn)，沉睡的大腦可以編碼新的信息并長期保存，更重要的是還能夠建立新的聯(lián)系。

研究人員設(shè)計了一種語詞測驗。受試者要在慢波睡眠階段聽到一組成對的實物單詞，一個是編造的外語單詞，一個是單詞的所謂翻譯，比如“biktum”和“bird”，而醒來后，受試者會聽到一系列編造的單詞，然后讓他們判斷這個單詞代表的物體是否比鞋盒要大，以此來測試那個睡眠時候聽到的隱藏的單詞。結(jié)果證明，受試者對于睡眠中聽到過的編造單詞，分類的正確率要比隨機分類高10%。在進行測試時候，核磁共振也顯示，當受試者在聽到學過的新詞進行分類時，大腦中的海馬區(qū)以及與語言有關(guān)的區(qū)域都被激活。

這意味著睡眠中記憶仍然在發(fā)揮作用，把睡眠時候聽到的詞匯進行了組合記憶。