www.mg4355.com_mg娱乐游戏4355|平台官网

你的脑子还醒着,睡觉的时候也能学习

2020-03-26 08:09

在周星驰的经典电影《武状元苏乞儿》中,苏灿梦中学艺,领悟了丐帮绝学“睡梦罗汉拳”。这样的情节或许并非只是异想天开,在睡眠中进行习也许真的有可能成为现实。近年来,科学家们逐步发现,睡眠并不只是“一闭一睁,一天过去了”这么简单,我们的大脑在睡觉时依然能接收到外界的信息。在最新一期的《当代生物学》(Current Biology)上,法国社会科学高等学院的席德·奎德(Sid Kouider)团队指出:人在睡眠中对语音依然有一定的分辨能力。

本文系生物谷原创编译,欢迎分享,转载须授权!

在睡觉时学习新语言?这听起来像是科幻小说中的情节。但是,一项新研究发现,我们可能真的可以一边睡觉一边学习。当然,在睡觉时听外语音频不太可能立刻让你有能力在第二天早上用外语点餐,但根据瑞士伯尔尼大学研究人员的实验结果,这么做很可能会提高你记住新词汇的能力。

图片 1

图片 2梦中学拳法可能有点天马行空。但研究人员指出,在睡着时将单词归类,人类还是能做到的。图片来源:视频截图

谷 君 说

研究人员很早就知道睡眠在学习过程中起着重要作用。当我们进入梦乡时,我们的大脑就开始忙于组织和整合我们当天遇到的信息和事件。重要的东西被归档,不重要的东西被删除,为新的学习过程腾出空间。然而,以往科学家并不认为我们睡觉时还能真正学到新的事物。他们认为,睡眠时的大脑太过专注于夜间的 " 家务整理 "。现在,伯尔尼大学 " 解码睡眠交叉研究合作中心 "(Decoding Sleep Interfaculty Research Cooperation)的研究人员发现,大脑的学习渠道在睡眠期间也是开放的。

即使乍一看似乎没有,人类大脑在睡眠中也非常活跃。它处理当天的体验,分类和存储记忆,从而启动学习过程。科学家现在故意影响了这一令人印象深刻的成就。使用轻脑脑刺激,他们能够改善睡眠中受试者的记忆。将来,该方法可能有助于患有阿尔茨海默氏症或精神分裂症等疾病的患者。

“睡眠是一种非常有趣的生理活动。和大家所想象的不同,在睡觉时大脑并不是完全‘关闭’的,很多的区域依然保持活跃。”奎德向果壳网介绍道,“我们想要检验大脑在无意识的状态下是否仍然能指导人们提取信息、处理信息并做出反应。”

大脑在睡眠过程中的各项活动可以加强生物的学习能力和记忆能力。在这个过程中,睡眠中的大脑可帮助人们记忆白天发生的事或学习到的知识技能,还可以选择性地记住或遗忘掉某些不想要的情感经历。

这项研究的结果发表在 1 月的《当代生物学》(Current Biology)杂志上。研究论文的共同第一作者 Marc Z ü st 说:" 我们在研究中发现,沉睡的大脑实际上可以编码新的信息并长期保存。更重要的是,沉睡的大脑能够建立新的联系。"

健康的睡眠至关重要:身体需要睡眠阶段才能恢复和再生。例如,治疗过程比清醒时更快。大脑也有效地利用这段时间。当它睡觉时,它将分子废物从细胞中冲走,并将我们在白天经历的所有事情分类。通过存储记忆,它为学习过程奠定了基础。只有在睡觉时,新的发现可能从工作到长期记忆。对于那些休息不好的人来说,他们常常会记得更糟

但是,我们又怎么才能从睡着的人身上获取答案呢?针对这一难点,奎德设计了一个精彩的实验,他利用大脑的偏侧性进行检测——众所周知,人类的大脑分为左右两半,其中左脑更多地控制身体右侧的活动,右脑反之。在受试者处于清醒状态时,奎德向他们朗读一些英文单词,并要求受试者通过左右手的按钮把这些单词划分为“动物”或者“静物”。

睡觉时还能记单词,不再只是梦想?!

在研究中,研究人员分析了人们能否在慢波睡眠中形成外语词汇与其译意之间建立联系。慢波睡眠阶段被认为是深度睡眠,此时睡眠者对周围环境已经没有了意识。在说德语的参与者睡眠时,研究人员播放了成对的单词,每组单词中一个是编造的外语单词,另一个是这个单词所谓的翻译。该实验的目标是了解这些单词是否会在参与者的记忆中留下某种痕迹,即使大脑处于无意识状态。

  • 例如,给一个不可靠的目击者。由北卡罗来纳大学教堂山分校的Caroline Lustenberger领导的科学家们现在首次调查是否可以有目的地影响大脑的夜间记忆功能。电脑刺激可以帮助睡眠中的记忆性能下降吗?毕竟,研究人员已经能够使用这种经颅电流刺激来使受试者更具创造性并故意伪造他们的记忆
  • 但是处于清醒的状态。

图片 3动物组(左)为左手侧红色按钮,静物组(右)为右手侧蓝色按钮。在醒觉状态(上图)下,受试者通过按钮对所听到的单词进行分类。在睡眠状态(下图)下,受试者当然并无法触摸相应的按钮,但是脑电波信号展示了他们的意图。图片来源:Kouider et al., (2014) Current Biology

文/towersimper

当参与者醒来之后,他们又再一次听了这些编造单词的录音,但这次没有播放翻译的单词。由于参与者并不知道睡觉时播放了录音,因此他们没有意识到自己的大脑其实已经听过这些词。接着,研究人员要求参与者想象这些编造的单词表示什么,并猜测它们能否放入鞋盒。通过这种方法,研究人员可以触及参与者的无意识记忆。

刺激改善了测试结果

此时,奎德记录了受试者的脑电波信号,受试者手臂的动作被他利用大脑的偏侧性忠实地记录下来。在诱导受试者进入睡眠后,奎德更换了一组新词再次进行了语音测试。脑电波信号结果显示:受试者在无意识的状态下依然能够对这些词进行准确的划分。选用新词意味着大脑不是凭借单纯的“记忆”来完成这一过程,而是进行了“分析”。

睡觉,可以说是人类一辈子当中,占据最多时间的事情了,普通人一生中有将近1/3的时间都是在睡眠中度过的。

" 暗示性的记忆很难准确地说明。我们不得不通过关于这些新词语义方面的问题来触及他们无意识的隐性知识,"Marc Z ü st 说道。研究人员发现,参与者在对外语单词进行分类时,准确率比随机分类高 10%,前提是他们在慢波睡眠期间听到单词。这一结果表明,研究人员使用的实验方法会在参与者的大脑中形成记忆痕迹,或者使大脑发生了变化,有助于存储记忆。

对于他们的研究,Lustenberger和她的同事有16名健康男性测试者进行记忆测试。在就寝时间和第二天早上,参与者必须解决记忆问题。除此之外,它们应该形成成对的单词并用手指一次又一次地敲击预定的顺序。晚上,受试者的头上戴着电极。但是,只有在两个实验之夜中,研究人员实际上用弱交流电刺激了她的大脑。该团队选择刺激来匹配特定的活动模式,这些模式通常在睡眠阶段发生在脑电图(EEG)上,作为反复出现的纺锤形皮疹:即所谓的睡眠纺锤。是否可以看到这些脑电波大脑几乎不会对外界刺激做出反应。因此,科学家认为大脑在这些阶段处理自己

例如,存储或记忆新事物。但是,如果这些睡眠轴对于存储和巩固记忆非常重要,那么这并不重要,共同作者Flavio Frohlich说。

然而,事实证明,这些脑电波的刺激实际上对记忆表现产生了积极的影响。当以这种方式治疗的受试者必须解决与前夕相同的测试时,他们在某些任务上的表现明显好于没有脑刺激的夜晚。根据研究人员的说法,他们的表现明显改善,特别是在运动指敲试验中。这表明睡眠轴的电活动模式与运动记忆的处理之间存在直接的因果关系,Frohlich说。主轴对我们每天所需的技能很重要

  • 我们可以影响他们以提升这些技能。

将来,这些结果对患有阿尔茨海默氏症,抑郁症或精神分裂症等疾病的患者特别有意义。因为睡眠锭子中典型的脑电波在许多此类紊乱中比在健康人中更弱。我们希望这些脑电波的靶向刺激将被证明是记忆障碍和认知缺陷的一种新的非侵入性治疗选择,Lustenberger说。下一步是对主轴活动模式受损的患者进行测试。

不过值得一提的是,在清醒状态下,受试者的脑电波信号约在1276ms后达到一个应答的峰值,随后迅速回复常态;而在睡眠状态下,应答时间则延后到3508-8000ms之间,脑电波信号的持续时间也更漫长。这意味着在睡眠状态下,我们的反应速度相对变慢,处理刺激所消耗的时间也变长了不少。

然而在世界上,有少量人仅仅需要很少的睡眠时间,就可以维持正常的生活和工作,并且不会觉得困乏。传言现任美国总统特朗普每晚就只睡4-5个小时,依然可以精力充沛。

" 如果你向沉睡的人播放‘ biktum ’和‘ bird ’,他们的大脑可以在已知的‘ bird ’概念和未知的新单词‘ biktum ’之间建立联系,"Marc Z ü st 说," 这种睡眠中形成的记忆痕迹会持续到接下来的清醒阶段,并且能影响你对‘ biktum ’这个词的反应,即使你认为自己从未遇到过这个词。这是一种暗示性的、无意识的记忆形式——就像某种直觉。"

在重复实验中,奎德和同事选用了一组“真单词”(例如“cat”)和一组“假单词”(例如“flipu”)让受试者进行分类,依然得到了同样的结果。结合之前的实验,他们推测:在睡眠时,针对“语言”这一特定任务,人类能够维持相应的预留应答,只是应答速度有所下降。奎德进一步设计了一个调查,在唤醒受试者后询问他们是否听过某些单词,用以判别他们在睡眠中接受测试时是否处于无意识状态。结果显示,受试者对清醒时测试的大部分单词留有印象,而对睡眠中测试过的单词并无印象。这就意味着,受试者们当时确实处于无意识的睡眠状态,但是却仍然能够感受到外界的刺激,做出反应。

图片 4

时机决定一切

目前,奎德的实验都是在睡眠的NREM-2(Non-Rapid Eye Movement-2)期进行——这是一个相对浅的睡眠阶段。奎德认为,在睡眠更早期的NREM-1阶段,受试者依然保留了一定程度的意识,或许会使本实验的结论不够具有信服力。除了对NREM-2期进行测试之外,他下一步也计划对深度睡眠REM期(Rapid Eye Movement,快速眼动睡眠,大部分梦发生的阶段)的受试者进行类似的实验。“我们正在验证处于其他的睡眠阶段人们是否也能完成这样的任务。我个人对REM阶段下的结果很感兴趣。”

不少人都羡慕这样的人,毕竟他们在别人睡觉的时候,可以继续学习和工作,这些人通常被称为短睡者(short sleepers)。但是这样的人终归是少数,据统计,大约1%到3%的美国人属于真正的短睡者,可遇不可求。

科学家很早就知道睡眠在学习过程中起着重要作用,但是睡觉时也能学习吗?科学家很早就知道睡眠在学习过程中起着重要作用,但是睡觉时也能学习吗?

图片 5睡眠过程中的各阶段示意图。在NREM的四个阶段,我们会渐入熟睡,而REM更多地在睡眠后期出现。图片来源:维基百科

那么对于绝大多数的正常人来说,我们是不是可以有效地利用睡眠这段时间,做一些比“丧失意识”更有意义的事情呢?比如边睡觉边学习、边睡觉边追剧?

在睡眠中学习很重要的一点就是让沉睡的大脑听到单词。在慢波睡眠阶段,我们的大脑每隔半秒就会在 " 上升状态 " 和 " 下降状态 " 之间切换。在上升状态时,大脑高度活跃且互相连接,这是学习的最佳时机。

奎德表示,“我们在睡眠中不但能巩固记忆,提取外界信息,甚至还可能完成学习。但我们暂时还不知道这样的学习方式会不会有副作用——也许你在睡梦中持续完成任务,会使你醒来后难以集中精神。但这些问题目前仍尚无定论,我们还在进一步收集数据的过程当中。”

真的可以在睡觉的时候背单词?

Marc Z ü st 说:" 我们观察了播放单词的时机与这些上升状态恰好匹配的频率,发现存在一个清晰的‘剂量

无论如何,奎德和同事的研究又使我们在理解自身的道路上向前迈进了一步。“在睡眠过程中,一部分脑区‘睡着’了,但是另一部分脑区仍然保持活跃。如果我们发掘这些脑区的功能,也许可以找到提升学习效率的方法。”或许在未来,我们也可以“黄粱梦醒,神功大成”。(编辑:Calo)

通常,边睡觉边学习被认为是不可能的,这是因为睡眠缺乏学习所必需的自觉意识和神经化学环境。

  • 反应’曲线:匹配上升状态的频率越高,记忆的效果就越好。"

P.S.:但现在还是好好休息,醒来再踏实学习吧。

但在一项新的研究中,来自瑞士伯尔尼大学的研究人员发现人类真的可能在睡眠时学习新的语言,比如英语、德语和西班牙语,一边睡觉一边学习的梦想并非之前认为的遥不可及。

换句话说,更经常在慢波睡眠期间的上升状态时听到单词的人,他们正确分类单词的概率就越高,而如果是在大脑活动不那么理想的状态下听到单词,那记忆的效果就会打上折扣。为了了解大脑内部发生了什么,研究人员在对部分参与者进行睡眠后记忆测试的同时,对他们的大脑进行了功能性磁共振扫描成像。当参与者对睡眠期间学到的新词进行分类时,fMRI 结果显示,他们大脑中的海马区以及与语言有关的区域都被激活。Marc Z ü st 表示,这意味着无论我们是清醒还是沉睡,大脑中的这些结构都可以形成新的记忆。

参考文献:

Kouider et al., Inducing Task-Relevant Responses to Speech in the Sleeping Brain, Current Biology (2014),

图片 6

未来展望

文章题图:《武状元苏乞儿》视频截图

图片来自Saper CB et al. Nature. 2005;437:1257–1263

这项研究在未来可能将有实际用途,比如帮助有学习困难或注意力缺陷的人,以及帮助认知能力衰退的老年人。

研究人员发现,在睡觉时播放外语音频,很可能会增强人类记住新单词的能力,当然,这并不意味着可以马上让人成为外语专家,或熟练地与外国人交谈。这项相关研究结果此前发表在Current Biology期刊上,论文标题为“Implicit Vocabulary Learning during Sleep Is Bound to Slow-Wave Peaks”。

Marc Z ü st 说:" 我们目前还不知道在睡眠期间提供某些信息,是否会让你在清醒时更快地学习新的信息。这是我们未来研究中将要考虑的问题。" 当然,如果你计划到国外旅行,那么最好还是在清醒状态下学习外语。该研究的参与者最终并没有记住像新语言那么复杂的内容,只记住了少数编造的词汇。即使如此,这项研究还是挑战了关于大脑的旧有假设,显示了我们大脑内部不可思议的动态变化。

我们的大脑中有上亿个神经细胞,不管是处于清醒状态还是处于睡眠状态,它们都在不断地释放着微电流,但是每个神经细胞的微电流形态各不相同,有快有慢,也就产生了各种频率的脑电波。

就目前而言,这项研究表明 " 在睡眠中学习 " 的概念可能具有更实际的意义,而不只是假设。" 人类能够在无意识状态下进行如此复杂的信息处理,这实在让我觉得不可思议,"Marc Z ü st 说道。

基于此,脑电图可以反应出我们大脑中微电流的整体情况。在人清醒的时候,脑电波的频率很快,当脑电波的频率逐渐减慢时,人体就逐渐地或正在进入睡眠状态。

图片 7

当人们在睡觉时,睡梦中的大脑活跃程度其实不亚于清醒状态。科学家们已发现大脑在睡眠过程中的各项活动可以加强生物的学习能力和记忆能力。在这个过程中,睡眠中的大脑可帮助人们记忆白天发生的事或学习到的知识技能,还可以选择性地记住或遗忘掉某些不想要的情感经历。

在这项新的研究中,这些研究人员发现大脑的学习通道在睡眠的过程中也是打开的,这就是说睡眠中的大脑仍然能够编码新的信息,并加以长期保存。此外,睡眠中的大脑也能够建立新的关联。

到底需要怎么做才能边睡边学?

在这个实验中,研究人员让处于深度睡眠期间的参与者听外语音频播放的成对单词,在每对单词中,一个是外语单词,另一个是这个外语单词对应的翻译单词。打个比方:英语MedSci,对应中文梅斯医学。

参与者在醒过来后,研究人员会再让他们听一下这些外语单词,但是没有对应的翻译单词。他们随后被要求猜测一下这些外语单词的语义并对它们进行分类。

通过这种手段,这些研究人员就可研究参与者的无意识记忆,或者说内隐记忆(implicit memory)。

研究人员发现,当参与者在深度睡眠期间听到播放的成对单词时,他们对外语单词进行分类时的准确率比随机分类提高了10%。这表明这项研究所采用的实验方法能够在这些参与者的大脑中形成记忆痕迹,即让他们的大脑发生变化而有助于储存记忆。

研究认为,在睡眠的同时进行学习的一个关键之处在于,确保睡眠中的大脑听到成对的单词。

在深度睡眠期间,人类的大脑每隔0.5秒就在上升状态和下降状态之间进行转换。在上升状态时,大脑是高度活跃和相互连接的,这时是学习的最佳时刻。

通过观察播放成对单词的时间与这些上升状态刚好匹配的频率,这些研究人员发现匹配上升状态的频率越高,记忆的效果就越好,这些参与者对外语单词进行正确分类的概率就越高。

为了进一步揭示神秘的大脑,研究人员使用了功能磁共振成像的工具对参与者的大脑进行成像分析。

结果表明不论参与者处于清醒状态还是处于睡眠状态,人大脑中的海马体区域和与语言相关的大脑区域都可产生新的记忆。

图片 8

图片来自Current Biology, 2019, doi:10.1016/j.cub.2018.12.038

研究发现离实际应用还有不少距离

那么,这项研究是否意味着人们可以充分利用睡眠时间进行学习呢?

就目前而言,研究离实际应用还存在不小的距离,因为在实际工作中,普通人很难确保尽可能在深度睡眠的上升状态下听到成对的单词。

但至少,该研究表明了人类的大脑能够在睡眠时进行复杂的信息处理,这使得在睡眠中进行学习成为可能。

在未来,随着科学家们对睡眠的理解更为深入和全面,人类或许真的就可能在日常生活中实现边睡眠边学习的梦想。

如果这一天来临,你希望利用睡觉的时间做什么呢?

参考文献:

Sébastien Derégnaucourt et al. How sleep affects the developmental learning of bird song. Nature, 2005, doi:10.1038/nature03275.

Marc Alain Züst et al. Implicit Vocabulary Learning during Sleep Is Bound to Slow-Wave Peaks. Current Biology, 2019, doi:10.1016/j.cub.2018.12.038.

- End ▎生物谷 Bioon.com -

想要了解更多资讯内容,