睡眠学习,到底靠谱不?

脑极体 2020-05-29 07:49

编者按:本文来源创业邦专栏脑极体。

睡眠学习,顾名思义,就是通过睡眠来增强人类的学习能力。

这个概念包含了两层意思,第一层就是探讨“睡眠是否可以巩固我们醒着时候学到的东西”;第二层是探讨“在睡眠过程当中,能不能学习新的东西”?

我们先开一个脑洞。

如果战国时期的庄周老先生活在现代,他会如何看待这一个问题呢?估计庄周很可能会觉得人类已经病入膏肓了。

我们知道庄周曾经说过“吾生也有涯,而知也无涯,以有涯随无涯,殆矣”的话,也就是说知识的储量是无穷无尽的,我们用自己短暂的人生去追求无尽的知识,这样很危险。现在我们不仅要把醒着的时候浪费去学习,还要拿睡眠去追求新知,这不是更疯狂么?

话虽如此,但其实庄周这个漆园吏在当时已经是极少数知识最渊博的学者了。放到今天,他估计也是某高校里一位狂妄不羁的学者,一方面大力宣扬自然主义的人性论,一方面又苦苦探索着“庄周梦蝶,蝶梦庄周”的生命奥秘。

没办法,这是人类的求知欲和好奇本性使然。知识(当然大部分只是信息)的增长,已经让现代人将睡眠时间一再压榨得所剩无几。既然醒着时候的学习潜力已经挖掘殆尽,那不如向着占据我们人生三分之一的睡眠来攫取潜力。

我们真的可以在一边睡觉的时候一边学习吗?近些年一些研究正试图证明这一点。在具体介绍和评价这些研究之前,我们可以先来回顾下科学家们已经发现的那些睡眠和学习相关的秘密,以及他们曾做过的那些有点“脑洞大开”的实验,最后我们再看下当前睡眠学习的研究和问题。

从科幻走进现实,睡眠学习的“野蛮探索史”

科学新知的萌发很多来自于大胆的假设和猜想,比如“一个小球从斜坡滑向一个绝对平滑的平面,会不会无止境的走下去?”、“如果我能追到光,时间会不会慢下来?”

所以我们不能轻易嘲笑任何一个“奇思妙想”,比如,我们对着一个熟睡的人不断重复一些知识,这个人醒来后还会不会记得?

相较于“无摩擦平面”、“追赶光速”的想象,夜深人静时候对着一个人说话却是很容易实现的。据说古代的佛教僧侣们就会在熟睡的年轻僧侣耳边诵经,帮助他们更容易记住和理解经文。至于效果么,我们就无从得知了,就如同无数的妈妈给还在子宫里的孩子放莫扎特一样,难以得到准确的结果统计。

但真的有科学家想要证实这件事情。

1942年美国心理学家Lawrence LeShan教授设计了这样一个睡眠干预实验。他在纽约州的男子夏令营里选出一批有咬手指习惯的孩子,并分配到两间不同的木屋里,一组为“睡眠学习”组,一组为参照对比组。

每当“睡眠学习”组的孩子熟睡之后,放在屋子里的留声机就会不断播放“咬手指很不好,我手指很苦”之类的暗示性的话。在播放的16000次关于“咬手指”的句子中,其中一部分还是在留声机故障后,LeShan教授半夜亲自进去重复读给孩子们听的!

最后在检查了所有孩子的手指甲后,统计出“睡眠学习”组有40%的孩子改掉了咬手指的坏习惯,对照组无一人改正。这一实验似乎成功证明了睡眠时候的语言灌输能够影响人们的行为。

二十世纪真的是科学社会实验的黄金时代!受此影响,50年代的美国,一所县监狱也开始尝试使用这一方法来改变囚犯们的坏习惯,帮助他们重新做人,结果据说也非常“理想”。

同时参与这种实验的还有当时的苏联,由于担心美国人赢得睡眠学习的先机,他们决心开展一项规模更大的社会实验。

苏联直接选择了一个两万人生活的小镇开始实验。从1967年底开始的两个月时间里,研究者要求当地村民睡前一直要开着收音机,并统一规定了睡觉时间。在深夜之后,收音机就将准点播放一系列英语课程。最终负责该项目的科学家报告说,该村的村民们已经不知不觉学会了1000个英语单词,还能进行简单的英语对话。

可以想见,这些“实验”都存在着种种漏洞,最起码他们不能确认被试者是否真的有睡着。

LeShan教授实验中的孩子很可能是醒着真切地听到这些关于咬手指的言语威胁,更别说可能听到黑暗中的教授的亲自“训话”;监狱里的犯人可能为了获得良好表现而故意表现出监狱想要的结果;而伏尔加河小镇里居民可能早已在晚上醒来,认真地学习了这些英语节目。不知道当时如果换成中文会不会有这么好的效果。

为了验证LeShan教授的实验结论,1956年兰德公司的William Emmons和Charles Simon重新设置了更为严格的睡眠学习的研究实验,因为志愿者带上了脑电图监测设备,实验会在确认他们真的入睡后才开始播放,最后测试证明受试者无法明确指出睡眠中听到的单词。

此后一系列实验证明“睡眠学习效应”不堪一击。

当然,科学家们既没有放弃对睡眠的研究,也没有放弃睡眠对学习的作用的研究。至少随着脑科学的进展,我们获知了一些更非常积极的结论。

增强记忆:睡眠本身就是一种学习

关于睡眠研究,在20世纪最主要的两大进展就是睡眠周期和快速眼动的发现。

研究发现,一般人的睡眠存在一个大概90-100分钟的睡眠节律,期间会经历一个由浅入深睡眠的非快速眼动期(NREMs)和一个快速眼动期(REMs)。其中,快速眼动期被认作是人们做梦的主要依据,同时也被认为是大脑进行记忆整合的关键阶段。

2015年,日本筑波大学研究团队在《科学》杂志发表的一项报告指出,他们找到一种可以切换快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠的神经细胞。通过控制该细胞减少快速眼动期的睡眠时长就会减少非快速眼动期的一种德尔塔波脑电波的出现。而德尔塔脑电波能够增强神经细胞之间的联系,被认为能够增加人体的生长素的分泌,也与增强人的学习和记忆能力有关。

这一结论其实早已经通过大量对比实验得到过证明。

先从睡眠时间多少来看,睡眠充足和睡眠不足对人们的学习记忆能力影响悬殊。在由以色列特拉维夫大学的阿维·萨德团队对一群小学生的测试中,一组被要求提前半小时睡觉的学生和另一组被要求晚睡半小时的学生的多项测试中,睡眠不足的孩子的成绩出现明显的倒退。

此外,在对美国大量高中学生的调研中,成绩排名靠前的学生要比成绩差的学生,在入睡时间上要早45分钟,睡眠时长要多25分钟。一所高中在将早上上课时间从7点多调至八点半,学生的平均成绩也出现了大幅提升。

显然,在这个睡眠成为奢侈品的现代社会里,更多的睡眠时间可能更有利于提高学习的质量。

而从记忆的效果来看,睡眠同样对记忆有一定帮助。

2007年,这一结论在哈佛大学主导的一次“彩蛋实验”中得到了印证。相比较于白天学习晚上考试的“醒组”,晚上学习白天考试的“睡组”在对彩蛋层级关系的辨识正确率上高出24%。经过24小时候,再次进行测试,睡组正确率还是比醒组要高出35%。

白天学习的醒组本来有更多的时间用于记忆,但是大部分时间都在用来睡觉的测试者却记住了更多的单词,这确实有点违反直觉。

研究人员分析,可能在睡眠状态下,记忆的图景会被拓宽,而且有证据显示,这个记忆被拓宽的时间,就发生在快速眼动期,大脑在这一时期进行了记忆信息的整理工作,从而强化和巩固了我们在醒着时候学到的东西。

另外,研究人员们发现,在白天通过短暂的小睡,从6分钟到1小时,也能带来记忆力的极大提升。这些例证不仅适应于小孩子,也适合任何职业人士或者专业人士。同时小睡片刻还能降低心脑血管疾病的发生风险。

这一发现其实非常符合人们的经验,很多人都有“中午不睡,下午崩溃”的切身体验。而现在你可能更能理直气壮地告诉那些觉得午休是一种偷懒的领导这一研究结果了。你可以举例说,人家谷歌早在2010年就在总部放置了一些“午休舱”来保证员工恢复精力,下午时间就可以取得更好的工作效率。

当然,仅仅是发现睡眠和学习的因果联系,绝不会满足科学家们的好奇心。有些研究者将走得更远,把睡眠跟学习记忆相关的各种变量拿来进行试验。

从增强“睡眠学习”再到睡眠“学习”新知识

奥尔德斯·赫胥黎在1931出版的《美丽新世界》当中,描述了一种睡眠学习的方式,也是类似于美国那所县监狱的做法,在小孩子们睡熟之后,利用广播轻声播放一些有关阶级偏见的内容,以此来让他们适应自己的社会阶层。

虽然这一设想带着暗黑的反乌托邦色彩,但这一设想仍然刺激了人们对于睡眠学习的强烈兴趣和想象。在“睡眠帮助巩固学习和记忆新知识”与“睡眠中可以学习新知识”之间,虽然存在着一个巨大的鸿沟。但其中是否包含一种可能性,能否跨越这一鸿沟?

2004年,德国图宾根大学的研究团队尝试研究“经颅直接电流刺激法” (tDCS)是否可以通过影响睡眠的脑电波放电来影响记忆力。他们想通过在受试者进入深层睡眠的阶段,对他们的大脑前驱进行电流刺激。经过多天的对照试验(有些时候通电、有些时候没有)显示,受试者在接受电流刺激后能够记住更多的单词。

2007年,德国卢比克大学的研究者则试图通过气味来影响这个睡眠学习过程。他们设计了一个睡前记忆游戏,测试者在学习过程中会闻到玫瑰花的味道。在他们进入深度睡眠后,研究者还会让他们再次闻到玫瑰花。最后结果测试,果然在睡觉后闻过玫瑰花味道,比没有味道时,记忆效果更好。研究者分析,很可能是味觉脑区与海马体相连,更容易影响记忆。

那么,伴随视觉记忆的同时,给一些声音刺激呢?受气味实验的启发,美国西北大学的认知神经科学家Ken Paller用伴随着特定声音的图片来进行测试,他们发现通过睡眠时播放声音的那些图片,比没有声音的图片,更容易记住。

Paller再进一步实验了,如果向一个睡着的人播放某段音乐,他醒来后在游戏《吉他英雄》里玩同一段曲子的得分会更高。

这不仅证明了睡眠有助于记忆学习,而且通过在深度睡眠阶段,增加某些刺激因素,可以改善或进一步增强记忆学习的效果。

这不就意味着,天平又一步步向着“在睡眠中学新知”靠拢了吗?

是的。由于睡眠中我们都紧闭双眼,关闭了最大的视觉器官,但是我们还保留着听觉和呼吸,可以听到声音,闻到气味。研究人员发现,在慢波深度睡眠而非快速眼动睡眠的阶段,声音和气味的刺激会激活大脑的记忆。尽管我们醒来毫无意识,但是我们会对睡眠时候听到的声音或气味做出反应。

现在,下一步自然就到了对睡眠进行语言信息刺激的测试了。

在2019年1月,瑞士伯尼尔大学在Current Biology杂志上发表的最新的一项研究成果发现,沉睡的大脑可以编码新的信息并长期保存,更重要的是还能够建立新的联系。

研究人员设计了一种语词测验。受试者要在慢波睡眠阶段听到一组成对的实物单词,一个是编造的外语单词,一个是单词的所谓翻译,比如“biktum”和“bird”,而醒来后,受试者会听到一系列编造的单词,然后让他们判断这个单词代表的物体是否比鞋盒要大,以此来测试那个睡眠时候听到的隐藏的单词。结果证明,受试者对于睡眠中听到过的编造单词,分类的正确率要比随机分类高10%。在进行测试时候,核磁共振也显示,当受试者在听到学过的新词进行分类时,大脑中的海马区以及与语言有关的区域都被激活。

这意味着睡眠中记忆仍然在发挥作用,把睡眠时候听到的词汇进行了组合记忆。

不过,这一实验仍然有局限性,就是仍然利用的是大脑对声音的关联记忆,而非语义理解。也就是还不能证明,沉睡中的大脑可以学习新的语言,或者记住新的词汇。

当然,可能你也想我一样会这样想,希望睡眠学习的研究大概就止步于此吧。如果通过睡觉时候的一些声音和气味的刺激,可以提高下我们的艺术鉴赏、音乐感受力或者改掉吸烟、酗酒等坏习惯,这样已经是很厉害的作用了。

如果再进一步,要通过上一些设备,或者来点什么药物,来让人们在睡眠时候学到点什么新东西,比如学门新语言或者新观念,细思极恐地你是不是觉得《美丽新世界》的预言又在逼近现实了。

但我们知道研究者不会就此止步,那些商业机构更不会放弃。就拿增强记忆力来说,层出不穷的保健品和各种仪器已经是一个相当庞大产业了,更别说失眠或睡眠障碍带来的价值千亿的商业规模。这会让商人们都想成为科学家了。

作为普通人,我们也都知道多一些睡眠对身体和学习的好处。但一想到没有追完的剧、刷不完的短视频,学不完的新知识点,谁又忍心在零点前放下手机,乖乖睡觉呢。

吃着褪黑素,熬着漫长的夜,这是多么痛的领悟!

如果未来真的有办法可以让我们在睡觉的时候就把该学的都能学会,该玩的也能玩了,这么一想是不是还有一点小激动呢?

主要参考书目:《夜脑:在睡眠中自动学习的秘密》

本文为专栏作者授权创业邦发表,版权归原作者所有。文章系作者个人观点,不代表创业邦立场,转载请联系原作者。如有任何疑问,请联系editor@cyzone.cn。

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