天了嚕!我們真的可以邊睡眠邊學習?
睡覺的時候也能學習,這事聽起來是不是太離譜了?
但科學家正在逐步解開其中的奧秘。
例如,以下三種辦法可望讓睡眠在日常生活中發揮作用——
打盹小睡:如果你在學習某樣新東西後馬上睡覺,那麼睡眠對鞏固記憶是極為有效的,所以白天打盹小睡可幫助鞏固剛形成的記憶。
利用氣味:如果在學習時身邊伴隨以薄荷糖等的特殊氣味,然後晚上讓氣味瀰漫在你的床旁,也許能增進記憶反應過程。
臨時測試:如果反覆提示自己某些記憶非常重要,就會誘發睡眠中的大腦強化對它的記憶。不信的話,可以在學習某樣新東西後,在次日早晨做個測試。
我們的大腦在睡眠中會發生什麼?科學家近年來對此有了進一步的認識。.
夢中的聲音和氣味
「直到十年之前,多數人仍認為它沒有什麼值得深究的奧秘。」巴黎高等師範學校的認知神經科學家錫德·庫韋德爾說。
當時,研究人員利用腦電圖發現,睡眠中大腦並沒有完全「關機」。即使在我們失去意識的時候,它仍有一部分出人意料地處於活躍狀態。睡眠中的大腦似乎會回顧和存儲記憶,白天則時而通過回放來保留重要的信息。
記憶的鞏固竟發生在睡眠期間,這一發現令不少人對能否藉此控制這一過程萌發了好奇心。
2007年,德國呂貝克大學的神經科學家揚·波恩及其同事對這一理念作了檢驗。
他們邀請18名志願者在快要就寢前做了一場記憶遊戲。每個人一邊嗅聞玫瑰花香,一邊嘗試記住電腦屏幕上15副紙牌所處的方位。然後,讓他們在熟睡的同時繼續沐浴於芳香的薰染,波恩預料這會提示他們對學習內容的記憶。
研究人員選擇嗅覺作為提示媒介,是因為氣味不會把我們從睡夢中喚醒,而且它和記憶密切相關。
事實上,處理氣味的大腦區域直接同海馬體相連接,大腦在形成記憶中起關鍵作用的正是這一部分。
事實證明:入睡後受到香味薰染的參與者能回想起來的紙牌搭配,果然要比沒有香味相伴的參與者來得多。
讀到這些研究報告,伊利諾斯州西北大學主管認知神經科學項目的肯·帕勒一度為之著迷。他希望探明用聲響代替氣味是否能取得同樣的效果。
他讓志願者們記住15幅圖像在屏幕上的方位,每幅圖像分別與一種特定的聲響配對,如小貓的叫聲或水壺的碰撞聲。
然後,讓參與者小睡一會兒,其間帕勒團隊將這些聲音又悄悄給他們播放了一遍。他們蘇醒後能回想起來的,是那些在他們睡著時播放了其聲音的物體方位,其清晰程度要超過沒有播放伴音的物體。
帕勒還進一步證明:那些通過《吉他英雄》等電子遊戲學會彈奏簡單樂曲的人,如果在他們沉睡時輕聲為其播放那首曲子,他們醒來後就會演奏得更加嫻熟。
記憶還有可能在睡眠期間受到外部提示的影響。
2011年,波恩實驗室的研究人員有了一個新發現。有些志願者學會了一組辭彙,相信它們在次日早晨的測驗中會考到的,結果他們的表現要勝過那些沒有被告知測驗或是雖被告知卻不曾睡覺的人。可見,只要預想到某段記憶對於未來有重要意義,就足以誘發睡眠中的大腦去回放和強化它。
在夢中改掉壞習慣
其實,睡眠中發生的不僅僅是學習。科學家們研究發現,氣味或聲響同樣能幫助人們在睡眠時克服焦慮或恐懼。
美國西北大學的凱瑟琳·豪納對於睡眠是否能擦掉壞記憶的研究已經取得了一定的進展。她對志願者進行輕微的電擊,讓他們在嗅聞薄荷糖、檸檬或菠蘿氣味的同時觀看人臉圖像。等到參與實驗者學會將某些臉容同痛苦相聯繫之後,則讓他們在只聞氣味——這次沒有受到電擊——的情況下入睡。
對他們進行的觀察表明,起初他們有焦慮的反應,如微微出汗等,但等他們蘇醒以後,他們對圖像的反應就不是那麼焦慮了。經歷了同樣的過程但不曾入睡的志願者卻沒有失去原有的恐懼感。
在睡眠中強化或削弱對特定記憶的保留是可能的。基於這一認識,有人開始對大腦在我們熟睡時不可能學習新信息的教條提出了質疑。
近年來有兩項實驗印證了這一點。
首先,以色列魏茲曼科學院的安娜特·阿爾茨及其同事嘗試在睡眠中教會人作一個簡單的聯想——把聲響和氣味聯繫起來。人們遇到好聞的氣味都會不自覺地深呼吸,對於難聞的氣味則不免嗤之以鼻。於是,阿爾茨和她的團隊讓睡眠中的志願者聆聽與好聞的氣味(香薰劑或洗髮香波)配對的音調,第二種音調則與難聞的氣味(鹹魚或生肉)相配對。
儘管志願者對音調或氣味都沒有自覺的意識,但當他們醒過來聽到與好聞的氣味相聯繫的音調時都會深呼吸,聽到其他音調則會嗤之以鼻,儘管現場其實沒有什麼氣味。
「我們可以在睡眠中學會一種聯想,也可以在蘇醒時重現這種聯想。」阿爾茨說,「這項研究打開了索解那麼多問題的大門。」
她的一個最關乎當前的問題是:睡眠期間學會的聯想有無可能影響蘇醒時的行為。
在第二次實驗中,阿爾茨邀請66名抽煙者去睡眠實驗室過夜,讓他們一邊休眠一邊嗅聞與鹹魚或臭雞蛋相配對的香煙味。說來讓人難以置信,連續實驗一個星期之後,這些癮君子抽煙的頻率降低了30%。
另一方面,正如豪納的恐懼研究所顯現的,在參與者清醒狀態下執行同樣的程序卻沒有導致行為的改變。
更重要的是,阿爾茨、豪納等人發現學習行為很少在快速眼動睡眠(REM)期間發生,它主要發生在慢波睡眠期間,這是大腦細胞緩慢地從活躍向停滯循環、然後周而復始的一種深睡形式。
正如波恩瀰漫著玫瑰花香的試驗所印證的,由氣味誘發的記憶反應同樣如此。
據阿爾茨解釋,大腦細胞的緩慢振蕩有助於穩固記憶,它可能是一種保護機制,所以快速眼動睡眠期間不會形成記憶,那是沉湎於夢境的黃金時段。「我們不該把夢想當作彷彿真的一般去銘記,」她說,「那樣做可能是危險的。」
不要打攪睡夢本身
睡眠中的大腦能否學會語言信息,是科學家如今正在索解的複雜性不亞於以往的難題。
我們知道,大腦處理音頻信息的部分在睡眠期間處於活躍狀態,往往會優先回應有意義的信息。例如有人呼喊你的名字或大聲嚷嚷「著火啦」,這要比聽到別人的名字或不相干的喊叫更有可能把你從睡夢中喚醒。
考慮到這一事實,庫韋德爾試圖揭示大腦在睡眠中能否處理有意義的語言信息。
他要求醒著的志願者與腦電圖儀器連接後,對他們聽到的單詞進行劃歸動物或物體的分類,遇到「動物」時用右手摁按鈕,遇到「物體」則用左手摁按鈕。用右手摁按鈕,導致了儀器因左側大腦活躍而亮燈,反之亦然。
接著,庫韋德爾讓參與者退到一片漆黑的房間里,在繼續劃分單詞的同時迷迷糊糊地睡去。他們在某一時刻不再摁按鈕,但他們的大腦在繼續進行分類。與摁按鈕相關聯的腦半球繼續正確亮燈。他們失去意識的大腦依然在吸收和處理有意義的信息,只是速度比蘇醒時要慢很多。
目前,相關研究仍處於初級階段,連熱心人士也承認應審慎對待。「必須隨時小心,別去驚擾睡眠本身。」原先供職于波恩實驗室、如今在德國圖賓根大學執教的蘇珊·迪克爾曼聲稱。其原因就在於睡眠是一種需要而並非選項。如果缺少睡眠,我們會變得抑鬱沮喪,動輒健忘,而且突發中風、患心臟病和夭亡的風險也會驟然上升。
有些研究人員相信,不管我們找到什麼訣竅或手段去誘發睡眠中的學習,凡事總是會有得有失。「什麼都得付出代價,」瑞士伯爾尼大學致力於研究睡眠和記憶的史密斯·魯赫說,「如果你真的想學點兒什麼,最好還是晚上把學習時間稍許延長些,然後再上床。」
迪克爾曼顯得較為樂觀,她相信睡眠學習未來可幫助提高音樂、語言或運動技藝。其他方面的可能性甚至更具誘惑力。有朝一日我們或許可以利用睡眠來拋棄根深蒂固的偏見,改掉抽煙等壞習慣,也可以學會各種新的聯想,例如對某類食物或人生歷練的正面感悟。
「睡眠學習」這個理念,即使在科幻小說中也有過一段充滿爭議的歷史。
在英國作家阿道司·赫胥黎的反烏托邦小說《美麗新世界》中,沉睡兒童的耳畔不時會響起灌輸階級偏見的廣播節目錄音,目的是訓練他們適應未來在社會上扮演的角色。儘管赫胥黎臆想出各種邪惡的結局,但不勞而獲的誘惑還是讓讀者難以抗拒,在該書於1932年出版後掀起了一股追逐「睡眠學習」的風潮。
那麼,科幻小說有什麼事實依據嗎?1951年,喬治·華盛頓大學的兩位研究人員決定對此一探究竟。
他們招募了30名志願者,並在他們的卧室里調試好錄音機和揚聲器。有一天晚上,等這些志願者入睡以後,錄音機開始播放音樂或中文單詞及其英語對應詞,前後持續達半個小時。
第二天早晨,那些聽到辭彙的志願者在中文測驗中成績都較為理想。「學習行為可能是在睡眠期間發生的。」科學家們不無莊重地得出了結論,很快有其他相關人士表示贊同。
第二個團隊竟聲稱教會了海軍軍官學院一群沉睡的學員掌握莫爾斯電碼。
第三個團隊發現,有些兒童之所以不再咬自己的手指甲,原因僅僅是每夜6次、前後持續54個夜晚在睡夢中隱約聽見的一句話:「我的手指甲味道苦極了。」
但是,這些研究成果沒過多久便受到了質疑。
由於沒有對志願者進行監視,因而也沒有證據表明他們在音頻信號發出時真的睡著了。所以,相關人員在1955年又作了幾次研究,此次測量大腦活動用的是腦電圖(EEG),以確保只在睡眠期間播放錄音。結果並沒有檢測到學習的蛛絲馬跡。
原創性的訴求遭到了拋棄,「睡眠學習」再度被打入冷宮。
然而,這方面的研究在蒙受污名達半個世紀後的今天重新迎來了復興,各種充滿睿智的試驗表明:我們睡眠中的大腦只要所處的環境正確,就有可能吸收新的信息。
做夢時會發生什麼?
氣味和聲響等外部提示可能影響睡眠中的大腦,但僅限於慢波睡眠期間。如果我們在快速眼動睡眠(REM)這一做夢時段受到外部刺激,又會發生什麼狀況呢?
為了探明真相,1958年有科學家對著沉睡的人潑水,不時用光在他們面前晃悠。待蘇醒以後,有42%的人報告他們做的夢縈繞著水的要素,有23%的人聲稱夢境中出現了閃光的情景。研究人員在其他實驗(在今天也許不會得到倫理委員會的批准)中發現:他們可以通過電擊、搖晃床鋪和施加輕微的痛苦來影響做夢的內容。
我們在蘇醒時受到的刺激也會影響我們做的夢。佩戴濾除紅色以外所有顏色的護目鏡達一個星期,會造成夢境也被染成紅色。清醒時試圖抑制對某人的思念,會促成那人更頻繁地出現於夢境。
但操縱夢想最有力的途徑還是你在清醒夢境中,亦即做夢期間有一定意識能力時對它們加以控制。記憶是在慢波睡眠中得到鞏固的,但清醒夢境似乎還具有喚起記憶的功效。它向來與運動技能的提高和更完善的精神健康聯繫在一起。
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