睡眠與認(rèn)知的新發(fā)現(xiàn)

李旭

睡眠對(duì)我們的重要性不言而喻，人的一生中有三分之一的時(shí)間在睡眠中度過(guò)。在睡眠時(shí)，無(wú)論是大腦還是其他組織，其細(xì)胞生長(zhǎng)以及很多修復(fù)功能（如基因表達(dá)和蛋白質(zhì)合成）均會(huì)加速。睡眠對(duì)于我們的身體有直接影響，那么對(duì)于我們的認(rèn)知功能，它的重要性又體現(xiàn)在哪里呢？

睡眠缺失的損害

在我們的日常生活中，如果睡眠不足，我們可能會(huì)感到乏力或者對(duì)心情造成影響，不過(guò)稍微進(jìn)行一下調(diào)整就不會(huì)產(chǎn)生持續(xù)作用。那么如果持續(xù)不讓一個(gè)人睡覺(jué)，會(huì)怎樣呢？睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)顯示，如果睡眠被剝奪200小時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致人的情緒不穩(wěn)定，易激惹；認(rèn)知能力下降，注意力渙散、記憶減退和思維遲鈍。以大鼠為對(duì)象進(jìn)行的一組實(shí)驗(yàn)則表明，完全的睡眠剝奪會(huì)導(dǎo)致它們?cè)谌闹軆?nèi)死亡。死亡的確切原因并不清楚，但是這些動(dòng)物的皮膚出現(xiàn)損傷，免疫系統(tǒng)也發(fā)生了衰竭。死后解剖發(fā)現(xiàn)，它們的身體機(jī)能也出現(xiàn)了損壞，表現(xiàn)出腎上腺增大、胃潰瘍和肺水腫等癥狀。

不過(guò)在目前的研究中，還未出現(xiàn)完全的睡眠剝奪導(dǎo)致人類死亡的報(bào)道。那么一個(gè)人究竟可以多長(zhǎng)時(shí)間不睡覺(jué)呢？17歲的高中生蘭迪·加德納曾經(jīng)創(chuàng)下了連續(xù)11天不睡覺(jué)的記錄，他連續(xù)堅(jiān)持了264個(gè)小時(shí)沒(méi)有睡覺(jué)。在這期間，他情緒波動(dòng)極大，變得易怒，而且記憶力和注意力下降，協(xié)調(diào)能力喪失，并出現(xiàn)了妄想。

睡眠引發(fā)靈感

一些科學(xué)家、藝術(shù)家的發(fā)明創(chuàng)造或藝術(shù)作品是在睡眠中獲得靈感的。比如，門(mén)捷列夫在睡眠中發(fā)現(xiàn)了元素周期律；前搖滾樂(lè)隊(duì)披頭士成員保羅·麥卡特尼的暢銷歌曲《昨天》的曲調(diào)是來(lái)自他的一場(chǎng)夢(mèng)；19世紀(jì)的德國(guó)化學(xué)家弗里德里克·凱庫(kù)勒解決苯環(huán)結(jié)構(gòu)這個(gè)問(wèn)題也得益于夢(mèng)中帶來(lái)的靈感。凱庫(kù)勒研究苯環(huán)的結(jié)構(gòu)數(shù)年都無(wú)進(jìn)展，一天在研究過(guò)程中由于過(guò)度疲勞就在椅子上睡著了，睡夢(mèng)中6個(gè)碳原子變成了6條首尾相銜的蛇，這啟發(fā)他提出了苯的六邊形結(jié)構(gòu)，也開(kāi)拓了人類認(rèn)識(shí)有機(jī)結(jié)構(gòu)的新時(shí)代。

日有所思，夜有所夢(mèng)。對(duì)于一般人而言，睡眠也會(huì)幫助我們解決問(wèn)題嗎？德國(guó)呂貝克大學(xué)便進(jìn)行了一項(xiàng)關(guān)于人類學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)。研究人員設(shè)計(jì)了一道巧妙的數(shù)學(xué)題，可以連續(xù)運(yùn)用簡(jiǎn)單公式就能解決，但是還有一種更好的解決辦法，只是并非一目了然，如果參與者想到這一方法，問(wèn)題就會(huì)更快解決。在第一輪中，所有人都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這一捷徑。他們將被試者分為兩組：一組是睡眠組，經(jīng)過(guò)一夜的睡眠后，22名被試者中有13人產(chǎn)生了頓悟，意識(shí)到捷徑的存在；而另一組被試者在相同的時(shí)間段內(nèi)不允許睡覺(jué)，結(jié)果22人中只有5人發(fā)現(xiàn)了此捷徑。也就是說(shuō)，夜間睡眠的確有助于激發(fā)靈感，為我們解決問(wèn)題提供啟示。

睡眠中的學(xué)習(xí)

心理學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，閱讀后的短暫休息有助于記憶保持，在人們學(xué)習(xí)過(guò)后，休息組比立即回憶組的成績(jī)要好。那么，睡眠是否有同樣的功能呢？

有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果在實(shí)驗(yàn)者的快速眼動(dòng)睡眠階段（屬于深度睡眠階段后期）播放一段聲音，在一周后與該聲音相關(guān)的測(cè)試中，他們的成績(jī)會(huì)更好。其他研究者通過(guò)對(duì)大鼠的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，即便是在深度睡眠階段，大腦也能夠編碼信息，進(jìn)而加深記憶。而且，睡眠不只是影響我們的認(rèn)知任務(wù)成績(jī)，它還會(huì)重新整合記憶信息，形成新的記憶網(wǎng)絡(luò)，也會(huì)有選擇性地保留與場(chǎng)景相關(guān)的情緒，可能我們的靈感也是由此而來(lái)。

2014年1月的一個(gè)最新研究顯示，睡眠也會(huì)有助于我們的情緒學(xué)習(xí)，在對(duì)恐怖癥患者進(jìn)行暴露療法后，睡眠組與無(wú)睡眠組相比，報(bào)告的恐懼感有所降低，說(shuō)明個(gè)體可能在睡眠中延續(xù)并加強(qiáng)了在治療中所學(xué)習(xí)到的情緒，因此能夠進(jìn)一步地減少個(gè)體對(duì)恐懼對(duì)象的恐懼感。

睡眠如何加強(qiáng)記憶

英國(guó)約克大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究顯示，在入睡前學(xué)習(xí)的單詞，醒后反而比剛學(xué)完時(shí)記得更清楚。研究人員還首次實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到“睡眠中學(xué)習(xí)”的過(guò)程。

研究者發(fā)明了一些新單詞供志愿者學(xué)習(xí)，這些詞符合英語(yǔ)單詞的組合規(guī)則。其中一組志愿者晚上學(xué)習(xí)，學(xué)完后立即測(cè)試他們的記憶效果，然后讓他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室入睡，次日早上醒來(lái)后再次進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果比剛學(xué)完時(shí)還要好，這表明睡眠有助于加強(qiáng)新記憶。另一組志愿者則在早上學(xué)習(xí)，經(jīng)過(guò)同樣的時(shí)間間隔后在晚上測(cè)試，中間沒(méi)有睡眠，則沒(méi)有上一組那樣的記憶增強(qiáng)的效果。

研究人員還監(jiān)測(cè)了第一組志愿者在睡眠中的腦電波變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)“睡眠梭形波”更多的人，睡眠中記憶增強(qiáng)的效果更好?！八咚笮尾ā笔撬咧胁粫r(shí)出現(xiàn)的一種腦電波形式，主要出現(xiàn)在深度睡眠階段。它的出現(xiàn)反映了大腦各部位之間正在傳遞信息，研究者認(rèn)為或許正是在這個(gè)睡眠階段我們鞏固了新記憶，并且把它和已有的記憶網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，從而改變了舊有的記憶網(wǎng)絡(luò)。

2012年，加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的神經(jīng)物理學(xué)教授馬楊克·梅塔又將上述研究推進(jìn)了一步，即“與記憶相關(guān)的腦區(qū)”是如何相互作用的。梅塔教授重點(diǎn)關(guān)注的是影響記憶形成的腦區(qū)，主要是：新大腦皮層、海馬體（舊皮層）和內(nèi)嗅皮層。新大腦皮層是一個(gè)高級(jí)認(rèn)知功能區(qū)域，而海馬體則主要負(fù)責(zé)短時(shí)記憶的存儲(chǔ)。

已有研究表明，新皮層與海馬體直接建立聯(lián)系對(duì)于記憶形成非常關(guān)鍵。而內(nèi)嗅皮層就是連接新大腦皮層和海馬體的，那么它是否在連接二者上起到了什么作用呢？已經(jīng)有研究發(fā)現(xiàn)，在清醒狀態(tài)下，內(nèi)嗅皮層的激活對(duì)于我們完成工作記憶任務(wù)（比如根據(jù)一串連續(xù)的指令來(lái)完成任務(wù)）是非常重要的。

在睡眠狀態(tài)下，我們的大部分大腦皮層應(yīng)該都處于非激活狀態(tài)。但是當(dāng)小鼠處于睡眠狀態(tài)時(shí)，研究者在內(nèi)嗅皮層檢測(cè)到一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的持續(xù)性電活動(dòng)，而且這種放電活動(dòng)也會(huì)引發(fā)海馬體的神經(jīng)元放電。研究表明，在睡覺(jué)時(shí)大腦的新皮層處于非激活狀態(tài)，但是內(nèi)嗅皮層和海馬體卻表現(xiàn)出與完成工作記憶任務(wù)時(shí)相似的腦活動(dòng)。這是否意味著，在睡眠時(shí)，人類的“記憶大腦”在不停地鞏固睡前所學(xué)習(xí)的內(nèi)容呢？這一結(jié)果有待進(jìn)一步在人類大腦中進(jìn)行驗(yàn)證。

睡眠不僅可以使我們恢復(fù)精力，調(diào)整情緒，還能夠加深記憶，甚至還可以幫我們背單詞。此外，有研究者發(fā)現(xiàn)，一個(gè)人在做夢(mèng)時(shí)所激活的大腦視覺(jué)區(qū)域與清醒時(shí)所激活的腦區(qū)是一致的，而這也將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)我們對(duì)“睡眠中學(xué)習(xí)”的腦機(jī)制的理解。

【責(zé)任編輯】張小萌endprint