睡眠可以強化哪些方面的記憶？為什麼經常有一覺醒來忘記前夜新學知識的體驗？

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在知乎上看到不止一個回答提到，大腦在睡眠過程中會對腦中的信息進行整理，但我經常有，前一天感覺差不多了解了的知識點，睡一覺起來後又變得再度陌生，必須花一段時間重新研讀的體驗。
人在睡眠時整理的腦內信息通常是哪些方面的？為什麼在新知識點的記憶上，感覺睡眠起了反效果？抑或是並不是睡眠的鍋，僅僅是間隔了一段時間導致的？

本題來自知乎圓桌 ? 認知解碼，更多認知科學相關的話題歡迎關注討論。

謝@劉柯邀…這個問題也很大，不能很確定的說哪些方面的記憶，一方面，神經科學研究對記憶的分類並不是我們日常想的那樣，已知睡眠對『陳述性記憶』是有益的，wiki說『陳述性記憶指的是能夠明確想起某個事件或事實的一種記憶』，這裡包括的內容非常多，比如你說的知識點記憶，另一方面，研究睡眠和記憶的關係很多是從睡眠剝奪的影響著手，未必符合題干中睡眠強化記憶的思路。

概括起來，慢波睡眠期（Slow-wave sleep）陳述性記憶（Declarative memory）得到增強，快速眼動睡眠期（Rapid eye movement sleep）程序記憶（內隱記憶，Implicit memory）得到增強。（對於術語有興趣可以自行點開其中的英文wiki鏈接）
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在回答問題之前，首先還是要對睡眠和記憶這兩個非常複雜的背景有點了解，包括若干的術語簡介。
1 監測睡眠的辦法

多導睡眠描記法（PSG），可以監測睡眠時間、睡眠效率、清醒以及各種身體功能包括大腦活動（通過EEG監測）、眼動（EOG）、肌肉運動（EMG）、心率（ECG）等。
腕動計（Actigraphy），非侵入式測量，只能記錄運動。

2 睡眠周期
之前在『達芬奇睡眠，真的那麼神奇嗎？ - OWWTRL 的回答』有關於睡眠周期的介紹：
根據腦電波、眼動、以及EMG記錄骨骼肌活動可以將睡眠分成幾個階段，一個睡眠周期大概在90分鐘。一般來說，哺乳動物的睡眠可以分為快速眼動睡眠期（REM）和非快速眼動睡眠期（NREM）兩大類，隨著夜間睡眠周期的重複，REM的時間會變長，而NREM也可以細分成N1, N2, N3，其中N3也稱為Delta sleep or Slow-wave sleep（SWS），一個完整睡眠周期是N1 - N2 - N3 - N2 - REM。[1]
下圖是一個簡單的睡眠周期示意圖，紅色的部分（Stage 1）代表快速眼動睡眠。

3 和記憶相關的術語
穩定 vs. 增強
穩定是指記憶在大腦中建立了一個弱的連接，白天也會發生；增強是指通過排練，連接得到強化，和其他相關記憶關聯的過程，使「回想」更有效率，一般只有在夜間睡眠時發生。[2]
睡眠中的大腦活動可以分成兩種：使用相關和經歷相關。使用相關的大腦活動是指在睡眠之前清醒時的大腦活動，不管你有沒有學習新東西都不會改變這種大腦活動。而經歷相關的大腦活動可能是由於你在新環境、學習新知識等，這一部分大腦活動有助於記憶的鞏固和增強（這對設計實驗非常重要）。[3]
鞏固
就是將開始不穩定的記憶，更加有效、穩定編碼，使其不易於受干擾，這個過程是大腦各個層面自動發生的，睡眠也參與協助這一過程。[4]
再鞏固
已經鞏固的記憶進行回想/檢索，可能受到之後接受信息的影響。[5]
4 衡量記憶的方法

行為衡量 這裡包括了很多和記憶相關的經典任務模型，比如讓你看一些圖片或者文字，再進行識別/認錯，大概就是這類。
神經影像衡量 可以監測到大腦各種信息，比如使用功能成像可以觀察代謝，包括PET，fMRI等。

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陳述性記憶
陳述性記憶也叫外顯記憶，具體可以分為語義記憶和情節記憶。這裡有大量關於睡眠剝奪對於臨時記憶和學習的影響的研究，既然不符合題干，我就略過吧。
需要指出的是，在經過隱學習（implicit learning，無意識的學習）後，慢波睡眠活動增加了25%，而這一階段的睡眠助於提升學習表現（如下圖）。[6]

程序記憶
程序記憶也叫內隱記憶，是無意識地從之前日常生活場景經歷中獲得的記憶，包括學習自行車、打字、游泳、唱歌等等，一旦內化非常持久。同上，大量關於睡眠剝奪的研究在此處不贅述。
在訓練後的快速眼動睡眠期給小鼠中腦網狀結構一個輕微電刺激可以有助其在走迷宮試驗中表現更好。[7]

最後還是放一個結論吧，慢波睡眠期陳述性記憶得到增強，快速眼動睡眠期程序記憶得到增強。

Relevant Readings
[1] Mowzoon, N et al. "Neurology of Sleep Disorders." Neurology Board Review: An Illustrated Guide. 2007;720-722.
[2] Walker, Matthew P., and Robert Stickgold. "Sleep, memory and plasticity." Neuroscience and Psychoanalysis 1 (2014): 93.
[3] Maquet, Pierre. "The role of sleep in learning and memory." Science294.5544 (2001): 1048-1052.
[4] Walker, M. P., et al. "Sleep-dependent motor memory plasticity in the human brain." Neuroscience 133.4 (2005): 911-917.
[5] Stickgold, Robert, and Matthew P. Walker. "Sleep-dependent memory consolidation and reconsolidation." Sleep medicine 8.4 (2007): 331-343.
[6] Huber, Reto, et al. "Local sleep and learning." Nature430.6995 (2004): 78-81.
[7] Hennevin, Elizabeth, Bernard Hars, and Vincent Bloch. "Improvement of learning by mesencephalic reticular stimulation during postlearning paradoxical sleep." Behavioral and neural biology 51.3 (1989): 291-306.

我覺得這方面的說法/研究目前應該這樣理解：睡了不一定記得更好，不睡基本上沒什麼好處
又或者這樣粗略理解：在足夠長的時間尺度下，睡眠是記憶的必要條件，但不是充分條件

睡眠與記憶

譯自 Diekelmann Born (2010)
　　在你清醒的時候，信息會同時被編碼進短時記憶和長時記憶系統。在你睡覺的時候，慢波睡眠階段主要進行的是從短時記憶到長時記憶的轉化（腦區間溝通）這個過程，而REM睡眠階段主要進行的是和長時記憶相關的腦區內部突觸聯結強化的過程
　　題主你前一天感覺差不多了解了知識點，是因為短時和長時記憶系統同時協助你處理這些信息。睡醒之後發覺「又變得再度陌生」，可能是慢波睡眠階段的「主動鞏固」過程進行得不夠好，信息沒怎麼轉化進長時記憶，長時記憶系統沒什麼可進行突觸鞏固的，自然第二天醒來又要重新看。至於為什麼「主動鞏固」過程進行得不夠好，就可以有很多原因了，例如你睡時間夠了但是質量不行

不睡基本上沒什麼好處

截圖增譯自Fortier-Brochu et al. (2012)
　　這個圖顯示的是長期失眠對認知功能的影響。紅框內的就是和即時處理有關的工作記憶，以及情節記憶因為長期失眠而表現更差的結果。雖然最近有研究表示某些訓練對於記憶鞏固的效果甚至好過睡覺，但這並不代表因為缺乏睡眠而帶來的其他生理心理上的變化對記憶沒有更大的負面影響
參考
Diekelmann, S., Born, J. (2010). The memory function of sleep. Nature Reviews Neuroscience, 11(2), 114-126.
Fortier-Brochu, é.,
Beaulieu-Bonneau, S., Ivers, H., Morin, C. M. (2012). Insomnia and
daytime cognitive performance: a meta-analysis. Sleep medicine reviews, 16(1), 83-94.
Frankland, P. W., Bontempi, B. (2005). The organization of recent and remote memories. Nature Reviews Neuroscience, 6(2), 119-130.
Reiner, M., Rozengurt,
R., Barnea, A. (2014). Better than sleep: Theta neurofeedback
training accelerates memory consolidation. Biological psychology, 95, 45-53.

前幾天在公眾號：神經貓學術觀察（ID：neuron_cat）里寫過一篇：要治抑鬱先治失眠，睡眠是剪掉抑鬱情緒的大剪刀。想看原文的同學請移步鏈接：
要治抑鬱先治失眠，睡眠是剪掉抑鬱情緒的大剪刀

前面幾位同學已經回答得很好了，我從事件記憶和情緒記憶的方面再談一下：

1. 睡不夠的大腦更容易記住負面情緒
雖然某些人是有些「特異功能」，可以睡得少還幹得好，但其實大部分人還是需要正常時長的睡眠的，並且大腦在睡覺的時候可沒有閑著，也在干不少正事呢。美國加州大學伯克利分校的Matthew Walker和van der Helm在2009年寫了一篇非常有趣的綜述，總結了睡眠中的大腦是如何在情緒調節中發揮作用的。

Walker博士在研究中把受試者分成兩組，一組正常睡眠，另一組進行睡眠剝奪（我一直好奇是要有多缺錢或者多有求知慾的人才會參與這種實驗），然後讓受試者們回憶之前看到的辭彙。他發現正常睡眠的人大部分能夠完整回憶出之前記得的辭彙，但睡眠剝奪的受試者卻只能回憶出60%的辭彙，說明充足的睡眠有利於學習和記憶。所以這也解釋了為什麼你毛概考試前通宵背書（考毛概都不靠臨時抱佛腳的學霸你們可以出去了），拿到考卷還是懵逼了。有意思的是，他們還發現睡眠剝奪的受試者和睡眠充足的受試者相比，會遺忘了大部分正面（positive，例如幸福開心）和中性（neutral，例如桌子意思）的辭彙，而這些睡眠剝奪後的受試者對於負面辭彙（nagative, 比如生氣咆哮之類）的記憶能力和充足睡眠的受試者相比並沒有顯著差異，也就是說沒有得到充分睡眠會讓人更容易記得負面的東西。

2. 睡眠是大腦增強理性記憶並且抑制負面情感的過程
研究發現，睡眠的的意義還在於可以讓不同的腦區之間實現相互溝通。在清醒時期，大腦會接受到很多來自外界的信息，這些信息本身是一種記憶，而信息還可能會引起我們產生正能量（正面的情緒）和負能量（負面的情緒），而這些正能量和負能量是屬於另一種記憶，我們又稱為情緒記憶。這兩種記憶在大腦中存儲的位置和方式是不同的。

大腦中的杏仁核腦區（Amygdala）就是負能量的主要處理站之一，當大腦接收到恐懼情緒和厭惡情緒時候，杏仁核就會被激活。大腦中還有另一個區域叫做前額葉皮層（Prefrontal cortex，PFC），這個區域主要是幫助大腦處理來自外界的信息本身，比如工作記憶等等，屬於大腦中負責理性的區域。研究發現，當人睡眠的時候，理性的前額葉皮層會被激活，並且開放一個叫下行抑制的通路（inhibitory top-down control），來負責抑制杏仁核腦區的活性，讓杏仁核處理的負面情緒不要繼續發酵放大，不讓這些情緒形成有效長時程記憶（吃瓜群眾畫外音：前額葉是什麼菜的葉子？這麼好用？多少錢一斤？給我來個十斤！）。所以睡眠的過程其實就是理智和情感的博弈，是大腦增強理性記憶並且抑制負面情感的一個過程。前一晚睡不著覺時胡思亂想輾轉反側心痛到無法呼吸，美美的睡一覺以後頓覺神清氣爽，就是這個道理。

3. 睡覺的時候是大腦在幫你把記憶整理歸檔
研究進一步發現，睡眠中的快速眼動（REM）期（我們睡醒後能回憶出的栩栩如生的夢就產生在這個階段）也起到重要的作用。前面我們介紹過，在清醒時大腦接收外部信息和信息產生的情緒，負責編碼情緒的杏仁核腦區（amygdala）會把情緒編碼輸入到海馬腦區(hippocampus)，進行短期記憶。同時皮層（cortex，包括前面說過的前額葉皮層PFC）也會接受這些信息，並且也把信息放進海馬腦區進行暫時儲存。

所以在清醒時（下圖左），大腦分泌大量的單胺類神經遞質（aminergic transmitter，比如五羥色胺、多巴胺等），這些單胺類遞質會激活杏仁核和海馬腦區，讓情緒得到編碼和記憶。當人進入REM睡眠時（下圖中），大腦分泌大量抑制性的膽鹼類神經遞質（cholinergic transmitter），這些膽鹼類遞質在皮層和杏仁核中的作用不同，它們會增強海馬和皮層之間的聯繫，把暫存在海馬中的短期信息記憶，移送到皮層進行長期儲存。同時抑制海馬和杏仁核的之間的聯繫，所以情緒記憶編碼會慢慢減少，不會被長期儲存下來。所以當大腦再次清醒之後（下圖右），只有信息記憶會被長期儲存在皮層中（圖中深色點），可以隨時提取，而情緒緒記憶已經所剩無幾了。

所以睡眠就是大腦中的一把大剪刀，在睡覺的時候，大腦負責把前一天接收到的信息去粗取精，不斷地打磨，把「不太重要」的情緒編碼，在睡眠的過程中慢慢消除，只留下更「有用」的信息記憶本身，變成長時程記憶。所以下次有人悲傷難過，別再叫人家喝熱水了，得讓人趕緊睡覺去！

說明那些知識點你本來就沒記住！
睡眠：日了狗了，又想甩鍋給我，學不好都賴我了，我上哪說理去。

揪一個小錯啊……原諒我有強迫症。那個程序性記憶不等同於內隱記憶，陳述性記憶也不是外顯啦，兩者對記憶的分類方式不同，覺得不能這麼講。可以參考一下《心理學與生活》chapter8 ，不過其它挺棒噠！—來自背概念背的要死要活的心理

為什麼在寢室玩了一天遊戲，你不會感到滿足，反而更多是寂寞空虛？為什麼你是個壞人（壞小孩），只要做一點點好事，你也會感到開心？為什麼你明明就很墮落，但是看到室友或者其他人看書，你會覺得也得努力下……
首先要有這樣的感覺，必須要有認知，正常人的認知。其次就是受過我大中華主義的中國特色社會主義思想文化（其實從古至今的文化熏陶更是根深蒂固。）（一部分非洲國家就不會有這樣的感覺，因為長期處於戰亂，受到的教育太少了，沒有正確的世界觀，存在的只有本性：生存。為了生存，什麼都可以做。只要能活下去。）
你知道玩遊戲是虛度光陰，是不對的，愧對父母，沒玩之前你的本性（原始慾望）超過人性（此處人性是指你的正確世界觀），但是玩了一天，你的本性得到滿足，而你的人性嚴重不爽！你的不爽會無限被你擴大，超過本性。然後你就會很空虛很寂寞很後悔（得不到的永遠是最好的，人就是犯賤，大家一起犯賤）。同理，只要你做了一點點好事。屁大點的好事，比如上街撿個垃圾扔到垃圾桶，扶老奶奶過馬路，路人向你問路你回答了，路人向你說聲謝謝，你都會覺得開心，內心美滋滋，即使你之前殺過一個人，或者無惡不作，或者是個壞小孩，或者墮落到極點。神聖的中國特色社會主義世界觀連接我們每一個人，讓我們在殘酷社會中互相安慰自己的內心。所以說，電影中中國人洗白很簡單很頻繁，扯扯家中老母小孩和妻子，扯扯我們都是偉大的中國的傳人就可以了。劉星就是這樣被人民警察洗白的。（應該是的吧，因為沒看過這部電視劇）。
為什麼會這樣呢？
我們小時候聽過太多教科書（父母老師言傳身教或者是書中的案例），教科書中非常明確的規定了什麼是對，什麼是錯的。你認真看書努力學習忘我工作積極向上樂於助人扶老奶奶過馬路幫助老師幫助做家務就是好孩子，你調皮搗蛋不務正業逃課上網說謊打架偷東西欺負同學抄別人的作業上課睡覺就是壞小孩。小孩子都渴望得到老師父母的讚美，於是無時無刻想要成為好孩子，然後被讚美一番，即使有時候本性會戰勝人性。這便是從小養成的好習慣，影響你一生。
我國文化在每個人心中留下一塊明鏡，非常直接明了地區別好人和壞人。中國古代書中講的和能留傳下來的，好人人人歌頌，壞人萬劫不復，人人唾棄。這樣導致的結果就是人人的思想都期望向著好人的方向發展，都厭惡做壞人，因為自己內心也是極其厭惡壞人的。
我們特色社會主義文化，在所有你能看到的地方都寫了你要做個好人，認真工作，努力學習，報答祖國報答父母之類的話。無論你在公交車上，或者在公交車站台上，飯店裡，電視里，歌舞廳，網吧里，浴室里，學校里，施工現場，還是醫院，傳銷賭場…你都能看到社會主義核心價值觀。我國之所以能有那麼多的成就，就是靠這麼強大的宣傳搞定的。
從無形中讓你們潛移默化。祖國母親終究是你的母親，共產黨始終是你的爸爸。爸爸媽媽的套路你一輩子也別想走出去。即使你出了國，護照也會跟著你，偉大的國歌也會讓你駐足敬禮的。

過多的選擇讓你模糊了哪個才是最根本最重要的。就像ab二選一和abcdefgh

說的跟你不睡覺就能記住似的。
忘記是正常反應。

睡覺是放鬆的。從短期記憶到長期記憶來看，忘了並不是什麼壞事，忘了是為了很好的再去記住。所謂道可道，非常道。好事多磨，希望你能理解，放鬆是為了更好的緊張。

睡前複習，更加熟絡，一般不會忘啊

德國心理學家艾賓浩斯，早在1885年就提出了「遺忘曲線」，可以百度一下參考。

睡前背課文，背完後磕磕絆絆，早上起來大部分情況下就能背的很溜。

睡前下意識的暗示自己去記憶一些東西夢裡面可能就會重複我以前是這樣比如練習開車背單詞然後白天奶茶店工作到快十點晚上夢到自己還在遞奶茶

睡眠可以幫助身體記憶，比如你的球技，車技，廚藝！

實時分享
昨天背的單詞總是越難越長越奇葩記得越牢

可能是你意識下期待睡一覺能把昨晚記得第二天更熟記吧。我覺得如果你沒有這種想法，而是真的很熟，第二天會加深記憶。

每天保證十小時睡眠，工作學習效率絕對會有明顯提升。