睡覺時學習，不再是傳說

本文選自New Scientist，機器之心汪汪翻譯。

睡覺時可以做什麼呢？竟然可以改善記憶、克服恐懼症、戒掉壞習慣……聽起來簡直不可思議，但是，最新的研究表明，這也許真的能實現。

在睡覺時學習？哪怕在科幻小說里，這也是個飽受爭議的話題。奧爾德斯·赫胥黎的反烏托邦小說《美麗新世界》中，睡著的孩子們耳邊會輕聲播放宣揚階級偏見的錄音，以訓練他們早早適應以後的社會地位。儘管赫胥黎想像出來的故事結局十分邪惡，但這種「無中生有」的方法還是讓讀者們無法抗拒。隨著1932年這本書的出版，社會上掀起了一陣「睡眠學習」的高潮。然而，這是真的嗎，還是只是一個幻想呢？

1951年，美國華盛頓大學的兩名研究者決定一探究竟。他們招募了30名志願者，在他們的卧室里安裝了錄音機和揚聲器。每晚，當志願者們睡覺時，錄音機都會播放半小時音樂或者漢語，後者還會輔以對應的英文單詞。第二天清晨，那些聽到漢語的人，在中文測試中會得到更高的分數。於是，這兩位科學家大張旗鼓地宣布：「學習可以在睡覺時進行。」不久以後，許多人都認同了他們的結論。一個研究團隊聲稱，他們在睡覺時教會了海軍學生使用摩爾斯電碼。還有一個團隊發現，他們每晚為兒童播放6遍「我的指甲超級難吃」，連續播放54天晚上之後，這些兒童不再咬指甲。

但是，沒過多久，這些研究就受到了挑戰。參與研究的志願者並沒有被監測，所以誰也不知道播放音頻時，他們到底有沒有真的睡著。於是，1955年，科學家進行了進一步的研究。這一次，他們測量了參與者的腦電圖（EEG），以確保播放錄音時，參與者真的在睡覺。結果，沒有檢測到任何學習的跡象。最初的那些研究成果被撤銷。睡眠學習再次被打回了科幻小說的領域。

然而今天，在名聲臭掉半個世紀後，睡眠學習重新迎來了復甦。這一次，有精密的實驗作證，表明我們的大腦在睡覺時也可以吸收新信息——只要在正確的環境下。

無意識的活動

近些年，我們對睡眠時的大腦活動已了解甚多。法國巴黎高等師範學院的認知神經科學家Sid Kouider說：「大約十年前，大多數人還認為睡覺時什麼也不會發生。」後來，使用EEG，科學家們發現，睡覺時，大腦並不會關閉，有一些部分甚至相當活躍。看起來，睡眠的大腦會複習和儲存記憶，並重放白天時經歷的許多時刻，以保存重要的信息。

在發現了睡眠時的記憶鞏固現象之後，一些人開始疑惑，他們是否可以操控這個過程。2007年，德國呂貝克大學的神經科學家Jan Born和他的同事們檢驗了這個想法。他們招募了18名志願者，讓他們在睡前玩一個記憶遊戲。每個人都會看見電腦屏幕上15對撲克牌的位置，並聞到一陣玫瑰花的味道。接下來，在他們睡覺時，研究者再次向他們散發出玫瑰花的味道。Born預計，這會提示他們關於撲克牌記憶。

研究者選擇味道作為線索，是因為味道通常不會驚醒睡夢中的人，但卻和記憶緊密相關。實際上，處理味覺的腦區與海馬體直接相連。海馬體是大腦的一部分，在記憶中扮演重要的角色。果不出所料，當參與者睡覺時暴露在玫瑰花味道後，比起沒有味道時，能記住更多的撲克牌 。

美國西北大學的認知神經科學家Ken Paller讀到了這個研究，感到十分好奇。他想知道，把味道換成聲音，是否還有同樣效果。於是他招募了志願者，讓他們記住電腦屏幕上50張圖片的位置，每張圖片輔以一段特別的聲音，比如說貓咪的喵喵叫，或者水燒開時水壺的口哨聲。接下來，志願者們開始睡覺，期間Paller的團隊會靜悄悄地播放那些聲音中的一半給他們聽。結果，醒來後，他們明顯更能記住睡覺時播放過的聲音所對應的圖片。而那些沒有播放過的聲音所對應的圖片，被記住的幾率明顯小很多。

接著，Paller還發現，如果向一個睡著的人播放某段音樂，他醒來後在遊戲《吉他英雄》里玩同一段曲子的得分會更高。

事實變得很明顯：記憶確實能在睡眠中被外界因素所影響。2011年，Born實驗室的研究者們還發現了另一個現象。如果在睡覺前讓志願者學習幾組新單詞，並告訴他們第二天早上將會對其進行測驗，他們測驗的成績會好於那些沒有被告知要進行測驗的人，也要好於那些被告知要測驗但是沒有睡覺的人。這意味著，如果一個記憶被認為將來會是重要的，將會刺激睡眠時對這個記憶的強化程度。

戒除和遺忘

在睡眠中發生的，可不止是學習。把這個點子反過來，Paller發現，聲音聯想也可以幫助人們在睡眠時清除根深蒂固的觀念——比如女性在科學上表現很糟。Paller正在和德州大學的Xiaoqing Hu團隊合作。

與此同時，西北大學的Katherina Hauner發現，睡覺時可以清除不好的記憶。她向志願者展示了一些人臉照片，同時給他們輕微的電擊，並聞一種味道：薄荷、檸檬或松木。當志願者將照片與疼痛聯想起來之後，就去睡覺。與此同時，Hauner將他們暴露在之前聞過的味道中——這回不用電擊。一開始，根據皮膚上微微的汗液，他們發現這引發了焦慮，但是漸漸的，焦慮消退了。當他們醒來後，再次觀看同樣的照片，他們竟沒那麼緊張了。然而，經歷了同樣過程但沒有經歷睡眠的志願者依然緊張如昔。

認識到睡眠可以增強或減弱某一個特定的記憶，人們開始質疑從前深信不疑的一個教條：人腦在睡覺時並不能學習新信息。也許，20世紀50年代的科學家確實發現了一些東西。最近的兩個實驗證明了這一點。

在第一個實驗中，以色列威茲曼科學院的Anat Arzi和她的同事們嘗試在睡眠中植入一個簡單的聯想——將一種味道和聲音聯繫起來。對於不同的味道，人總會無意識地深吸入好聞的氣味，而對不喜歡的味道只會淺淺地吸入。因此，Arzi的團隊將睡眠中的志願者暴露在兩段不同的音頻聲調中，每段音頻配合不同的味道，其中一個配合一股好聞的氣味（除臭劑或洗髮水的味道）中，另一個配合難聞的氣味（腐爛的肉或魚的味道）。儘管志願者處在睡眠中，不可能對這些聲音和味道產生意識，但在他們醒來後，當他們聽到與好聞氣味配合的聲調時，會下意識地深呼吸，而聽到與難聞氣味配合的聲調時，呼吸得會淺一些——儘管此時並沒有真正聞到味道，只是聽到了聲音。Arzi說：「我們意識到，我們能在睡眠中學習到新的聯想，並在醒來後回想起這種聯想。這個研究打開了一扇門，門後是無數的可能性。」

關於她的研究，一個急需回答的問題是，這種睡夢中學到的聯想是否能影響醒來後的行為。在第二個實驗中，Arzi招募了66名抽煙的志願者，邀請他們來睡眠實驗室睡一覺。在他們睡著時，她讓他們暴露在兩種氣味的混合物中：一是香煙的味道，二是腐爛的魚或蛋的味道。結果出人意料！實驗結束後的一周，這些煙民抽煙的數量竟比之前下降了30% 。正如Hauner的恐懼實驗一樣，如果志願者經歷混合味道時是清醒的，而不是在睡眠中，則不會出現之後的行為改變。這意味著，在睡眠中，確實有什麼奇怪的東西在增強我們的習得聯想，儘管我們尚不清楚它究竟是什麼。

很重要的一點是，Arzi、Hauner和其他人的實驗都發現，睡眠學習很少會發生在快速動眼階段（REM, rapid eye movement），而主要發生在慢波睡眠階段。在這個階段，腦細胞會經歷緩慢的循環過程，從激活到休眠，周而復始。對氣味誘發的記憶重激活，也是如此，比如Born最初的玫瑰花味道實驗。Arzi說，這有可能是因為腦細胞的緩慢循環過程鞏固了記憶。還有一種可能的解釋是，這是對記憶的一種保護機制，以保護記憶不會在快速動眼階段中形成，因為這個階段正是做夢的主要階段。她說：「我們可不想把夢中的事情當成現實，那太危險了。」

自從發現了睡眠大腦可以學習一些簡單的聯想，科學家們決定向更複雜的級別挺進——語言信息。我們知道，在睡覺時，大腦處理聲音信息的區域是活躍的，並優先地對有意義的信息做出反應。比如說，當有人喊你的名字或者「著火了！」的時候，你很可能會醒來。而喊別人的名字，或者只是無意義的喊叫，你可能不會醒來。有了這點做基礎，Kouider決定研究一下，大腦在睡覺時能否處理有意義的語言信息。

他把志願者們連上腦電圖描記機，並讓他們對聽到的名詞進行分類，當他們聽到動物名稱時，按下右手的按鍵，而聽到物體名稱時按下左手按鍵。右手按鍵的動作會激活左腦的活動，反之亦然。接下來，Kouider讓志願者們躺在一個漆黑的房間里，放鬆開始睡覺，同時繼續對名詞進行分類。某一時刻，他們會停止按鍵，墜入睡眠，但他們的大腦卻並沒有停止對名詞分類。與相應的按鍵相連的腦半球，持續且正確地被一次次激活。他們無意識時的大腦，依然在吸收和處理有意義的信息，儘管速度比清醒時慢很多。

「這絕對證明了，在睡覺時，你的大腦不僅可以吸收環境中聲音信息的意義，還能準備做出反應，並做出決策。」Kouider說。他說，最關鍵的發現是，大腦將睡前開始的任務持續地進行了下去。這意味著，所有能自動進行的任務（如分類詞語）都能在睡覺時持續進行，只要它們在睡前已經開始了。這還意味著，即使在睡覺時，我們的大腦也可以處理新信息，所以，如果我們能找到一種正確的方法來向睡眠中的大腦傳遞信息——不管是用聲音還是味道，那麼，睡眠學習將不再是傳說。

這個領域早期的研究經驗告訴我們，一定要小心謹慎。曾在Born的實驗室工作、而現在德國圖賓根大學的Susanne Diekelmann說：「你必須隨時小心，不要打擾到睡眠本身。」這是因為，睡眠對人而言是必須的，而不是一個可選項。如果缺乏睡眠，我們會變得抑鬱和健忘，並會極大增加中風、心臟病和早產兒死亡的風險。

然而，一些研究者相信，不管採用什麼巧妙的方法，睡眠學習一定有其壞處。「任何事都會付出代價，」瑞士伯爾尼大學的睡眠和記憶研究者Simon Ruch說。「如果你真的想學東西，最好是熬一點夜學習它，然後去睡覺。」

Diekelmann則很樂觀。她相信，在未來，睡眠學習能幫助人們學習音樂、語言和運動技能。其他的可能性就更吸引人了。也許未來的某一天，我們將能通過睡覺來戒除根深蒂固的偏見，以及糾正壞習慣（比如抽煙），還能學習到新的聯想，比如對某些食物或事情的好感。

Paller的團隊已經在嘗試，採用聲音線索，在睡眠時選擇性地加強單詞的記憶。對要參加考試的高中生來說，這大概沒什麼壞處，所以他們很願意參加這個實驗。「我們還需要做更多的實驗，才能確切地說，睡眠究竟能改變你多少，」Paller說。「但，門已經打開了。一切皆有可能。」

擴展知識

在夢中刺激你，會發生什麼？

即使在睡覺時，你的大腦也能被外部的線索影響，比如氣味和聲音（正如正文所說）——但是，只有在慢波睡眠階段才有效果。那麼，假如我們在做夢的快速動眼階段受到了外界刺激，會發生什麼呢？

1958年，科學家們做了類似的實驗。他們向處於快速動眼階段的參與者噴水和閃光。醒來後，42%的參與者報告稱他們的夢裡出現了水，23%的人說夢境中包括閃光。在其他實驗里——放在今天也許沒法通過倫理審查——研究者發現，他們能通過電擊、搖床和輕微的疼痛來影響參與者的夢境。

清醒時經歷的刺激，同樣能影響夢境。戴一星期的紅色護目鏡，濾掉其他顏色，讓你只能看見紅色，將能誘發紅色色調的夢境。而在清醒時刻意抑制想起某個人，則會增加夢見他的可能性。

然而，操控夢境最強大的方法是在「清明夢」里控制夢的走向。在清明夢裡，你知道自己在做夢。記憶能在慢波睡眠階段被強化，但清明夢看起來也能在醒來後有好處。它與運動技能的提升有關，比如說能增加心理健康的程度。

如何在睡覺時學習

德國圖賓根大學的Susanne Diekelmann說，雖然看起來你並不能在睡覺時掌握一門新語言，但你可以在日常生活中運用一些小竅門來加強記憶。比如說下面這些：

學完睡一會兒：當你學了新東西後，睡上一小會兒是最有助於加強記憶的方法。所以，在白天睡短暫的時間能幫你加深記憶。

使用氣味：在學習時，你可以在旁邊放上特殊的氣味，比如薄荷，然後，在之後睡覺時，在床邊也放上同樣的味道，也許能加強記憶的重激活過程。

安排小測驗：對某件事重要程度的期望，能影響睡覺時對該記憶的增強程度。所以，在學習一些新東西後，為自己在次日清晨安排一個小測驗吧，大腦會幫你記得更深。