慢波睡眠与学习有关吗？

顾名思义，Zzz讲的就是睡觉^[1]。半个多世纪前，约翰·斯坦贝克（John Steinbeck）就曾写道，“前一天晚上还难以解决的问题，第二天早上就已经被睡眠委员会解决了”（1954，p.54）。近15年来有关睡眠的研究中，这一现象不断被证实。如今我们知道，睡眠能够加深记忆，提高身体技能，还能促进深层理解。作为本书的最后一个章节，我们用一条最基本的建议来做个总结：要学好，先睡饱。

人人都睡觉，那是因为人人都需要睡觉，但人们还总是想着在睡眠上投机取巧。然而每次面对困意顽强抵抗，最后还是会败下阵来，取得最终胜利的还是睡眠。当然这对于学习来说绝对是利好消息，因为睡眠至少能为学习带来两大好处。第一，睡眠让我们恢复精气神，醒来的时候思维会更加敏捷，有助于学习新事物。第二，睡眠能巩固白天的记忆，将其转化为长期记忆。这个过程不只是强化，还能增加我们从记忆中找出潜在规律的概率。

睡眠能够帮我们寻找信息中所蕴含的规律。这一点在劳等人（Lau，Alger，&Fishbein，2011）开展的一项有关西方人士学习汉语的研究中得到了证明。中文学习者经常是记住了不少汉字却不知道其中的结构规律，比如与某一概念相关的汉字会拥有相同的偏旁部首，图Z.1就展示了3个水字旁的汉字，它们均与“水”这一概念相关。在实验中，参与者要记忆的汉字则是混杂在一起的，不容易一眼看出其中的结构规律。在记完汉字及其含义后，一部分参与者会打个盹儿睡上一觉，而另一部分则保持醒着的状态。结果显示，睡了一觉的参与者更容易从之前学过的汉字中提取出共同的字形结构。而且当再次见到包含之前见过的偏旁部首的新汉字时，他们也更善于推测汉字的字面意思以及偏旁部首本身的含义。

图Z.1　三个汉字中的“水”字旁

人的睡眠由不断循环的周期组成，每个周期持续90分钟，期间两种睡眠状态交替出现：充满梦境的快速眼动睡眠^[2]，以及深度的慢波睡眠。^[3]图Z.2展示了几个典型的睡眠周期。刚睡着时人们会很快进入深度慢波睡眠，随后过渡到快速眼动睡眠，然后整晚就在这两种模式之间不断切换。刚刚入睡的头几个小时，慢波睡眠占主导，醒来之前的最后几个小时，快速眼动睡眠占主导（见图Z.2）。

巩固记忆主要发生在无梦的慢波睡眠期间。白天当人清醒的时候，大脑的回路都在忙于处理各种纷繁复杂的事务。随着夜幕降临，大脑在进入缓慢波动睡眠后，便会收起白天的万千思绪，为神经信号开辟出空间，任由其翩翩起舞。大面积的神经元网络会协同运作，在激活与关闭之间不断切换，一秒一个周期。神经元激活时会发出一波强烈的神经信号，关闭时则会保持沉默，慢波睡眠也因这种波动而得名。研究人员之所以认为慢波睡眠与学习有关，是因为他们发现如果一天学习了很多东西（比如备考、工作期间），晚上睡眠时波动的信号就会比较强；而如果一天没学什么东西（慵懒地晒了一天太阳），波动信号就会弱一些。同时这些波动出现在大脑中的区域也是可以预测的：假设白天学的是一套肢体动作（比如一套课间操的动作），晚上大脑中负责处理运动的区域就会呈现出幅度更大的睡眠波动（Huber，Ghilardi，Massimini，&Tononi，2004）。

慢波睡眠阶段中出现的协同波动还能将记忆重新激活。假如一个人需要熟记一条新的驾车路线，并预计以后会经常走这条路。当他最初认识这条路线时，大脑中的一系列神经元会被激活，将这条路线编录为记忆。随后在慢波睡眠的“激活”阶段，相同的神经元会再次激活，驾车路线会像快进播放一样不断重复。这个过程从海马体（即大脑中与事件性记忆相关的部分）开始，经过短暂延迟，再与大脑中其他与长期记忆相关的区域形成共鸣。有证据显示，记忆实际上正是从海马体传输到大脑其他区域的，这也就会将一天的短暂记忆存储到长期记忆之中。

最后，这些规律性的神经活动会塑造神经元，即使其发生物理变化。这种现象多年以来人们只是假设它的存在，直到最近才真正观察到。在学习之后的睡眠过程中，神经元会长出新的刺状突触^[4]，并从周边的神经元接收信息。这些新形成的树突^[5]强化了神经元之间的交流，是大脑构建新知识的方法之一。在研究中人们还发现了一个有趣的现象，如果在慢波睡眠期间用药物阻碍记忆重新激活，突触的生长就会受阻（Yang et al.，2014），而如果在快速眼动睡眠期间使用有阻碍作用的药物（且药物不会影响慢波睡眠阶段），突触则会照常生长。这样，研究人员就证实了在慢波睡眠阶段记忆的重新激活可以塑造大脑中的神经结构，而且这种变化是可测得的。

在复杂的睡眠之舞中，神经元悄无声息地跳动着曼妙的舞步，顺其自然地成就了学习，而这一切还毫不耗费你的意识。这就像童话里常出现的场景：“当修鞋匠睡翻在一旁时，小精灵们纷纷出现，勤劳地帮着他干活。”

图Z.2　一串典型的夜间睡眠周期。慢波睡眠是程度最深的睡眠，主要发生在睡眠前段。快速眼动睡眠较轻，梦境也常在此发生，主要发生在睡眠后段

所有的哺乳动物都需要睡眠。虽然睡觉的时候很容易把自己暴露在危机之中，比如迷迷糊糊中被其他动物攻击，等等。但睡眠的风险回报比很高，在几百万年进化史中还是确保了它的王者地位。那么既然一定要睡，不如借鉴一些策略，帮助我们更有效地利用这段时间。

人如果24小时不睡觉，对大脑的认知造成的损伤相当于血液中酒精含量达到0.1%的水平（这已超过了法定酒驾的限度^[6]）。如果你一直缺觉，欠的债还会一直欠下去，就算后面补了8个小时的觉，能让身体机能正常运转了，其效力也会大打折扣，坚持不了一天还得犯困（Cohen et al.，2010）。所以在睡觉上投机取巧都是自欺欺人，还是要努力争取在一天24小时这个周期中获得充足的睡眠。

那么睡多久才算够呢？这的确因人而异。不过你可以通过“多次睡眠潜伏期测试”^[7]来了解自己是否缺觉（Carskadon et al.，1986）。在白天的时候，找个能拉上窗帘让屋子暗下来的卧室，在床边的地上放一个盘子。然后躺到床上，手握一把勺子（或其他掉落能发出较大声响的物品），胳膊搭在床边，让手松开时勺子刚好能掉到盘子里（见图Z.3）。这时看一下时间，然后闭上眼睛想办法入睡。当你马上要失去意识进入睡眠的时候，手就会不由自主地松开，勺子叮咣叮咣落入盘中就会把你吵醒，这时再看看时间，两次时间差就是睡眠潜伏期。如果这个时间不到5分钟，那就说明你睡眠严重不足，如果是15～20分钟，那说明睡眠这笔账的“余额”还算充足。

图Z.3　多次睡眠潜伏期测试

打盹儿的关键在于能否合理利用睡眠周期的特点。一开始是轻度快速眼动睡眠，然后过渡到深度慢波睡眠，再回到轻度快速眼动睡眠，如此反复。如果你从慢波睡眠中醒来，就可能会感觉昏昏沉沉，而且这种状态可能会持续长达半个小时。千万不要小觑这一点，下面我们来看看研究得出的最优睡眠时长（见表Z.1）。

表Z.1　不同睡眠时间带来的影响

如果你无法抽出一个小时以上的休息时间，那么简短睡个15分钟是性价比最高的选择。还想再多补充些能量？那就在小睡之前先来杯咖啡吧！（Horne&Reyner，1996）15分钟后，醒来之际也正是咖啡因开始发挥作用之时。

学习是辛苦的，光阴是短暂的，要是有办法边睡边学就好了！虽然这听上去很像是天方夜谭，但科学研究已经通过加以提示的记忆激活这种手段，让我们离这个目标更近了一步。例如在一项研究中（Ngo，Martinetz，Born，&Mlle，2013），参与者首先需要背诵一些单词，随后当他们睡着时，研究人员追踪大脑在慢波睡眠阶段发出的信号，然后按照同样的节奏设置了一个节拍器“嗒嗒嗒”地打出响声，这会反过来增强大脑的波动幅度。结果显示，这项措施把睡眠对提升单词记忆的功效近乎提升了一倍。

记忆再激活还可以在慢波睡眠期间通过提示大脑来实现。安东尼等人（Antony，Gobel，O’Hare，Reber，&Paller，2012）展示了如何利用这种方法辅助人们学习一段简单的钢琴旋律。研究人员要求参与者通过游戏式教程（àla Guitar Hero，类似太鼓达人）自学两首曲子。随后，在慢波睡眠期间给他们循环播放其中一首曲子，让旋律的记忆在参与者的大脑中重新激活。结果令人惊喜：虽然睡觉前练习两首曲子的时间相同，弹奏水平也相仿，但参与者醒来后再弹那首睡觉时听过的曲子会更加得心应手。参与者也都表示并没有意识到自己睡觉时听过重放，说明这项“额外练习”真的是得来全不费功夫！

还有一项颇为有趣的技巧，能够帮助人们记忆卡牌摆放的位置（Rasch，Büchel，Gais，&Born，2007）。当实验的参与者们正在记忆卡牌位置的时候，研究人员暗地里喷洒了玫瑰香氛。随后在他们睡着的时候，再次喷洒香氛就会唤起相关的记忆，并加深参与者对卡牌位置的印象。

也许此时你已按捺不住内心激动的心情，已经开始为自己设计激活记忆的睡眠工作台了！少侠且慢，让我们至少先了解一下这种方法的应用范围。首先，尽管很多望子成龙的家长们都热衷于给熟睡中的宝宝播放古典音乐，但是却没有任何科学证据显示，人们在睡觉的时候能够获取新的记忆。换言之，睡眠只能强化之前学过的东西的记忆^[8]。如果白天不学习，只在晚上睡觉时听听外语录音，这是无法帮助人们进步的。但如果白天学过，睡觉时再播放朗读白天所学单词的音频，或许会提升记忆效果（Schreiner&Rasch，2014）。其次，睡眠时记忆受到外界激活是否会产生副作用还不得而知。比如虽然激活巩固了一段记忆，但很可能同时也妨碍了对其他记忆的强化（Antony et al.，2012）。不过千万不要被这些局限浇灭了热情！睡觉与学习之间可能存在的关联还有着巨大的探索空间，最近有关睡眠学习的研究也不断涌现，让人们对各种实际应用充满了期待。

从健康的角度来说，睡眠能防止疲劳、抵御疾病、避免死亡。例如当你入睡时，大脑会把一天新陈代谢积累的有毒物质排出去（Xie et al.，2013）。睡眠对学习还有很多积极的影响，下面我们列举一些。

减少遗忘：一项经典的研究表明，人们在学习了一些无规律的音节之后，保持醒着的状态要比打个盹儿更容易造成遗忘。即便是学习之后只过了1小时就立刻测试，这段时间醒着的参与者也比睡了一小时觉的参与者遗忘得更多（Jenkins&Dallenbach，1924）。有趣的是，似乎不同阶段的睡眠倾向于提升不同类型的记忆：情感型、隐晦型、步骤型的记忆更容易在快速眼动睡眠阶段得到提升；而陈述型记忆以及从学习中获得的重要领悟则更多受益于慢波睡眠阶段。

更强的运动表现：马等人（Mah，Mah，Kezirian，&Dement，2011）要求斯坦福大学篮球队的运动员们晚上多睡2小时，每晚至少（独自）就寝10小时。马和同事们发现，尽管运动员在实验刚开始的时候都会认为自己已经处于巅峰状态，但在过了大约6周时间之后，他们的短跑速度、罚球精准度、三分球命中率依然会有进一步提升。那么，就为了提升这10%的投球命中率，每天用白天2小时训练换晚上2小时安稳觉，这么做值得么？对于这个问题可能不同风格的教练会各有自己的判断吧。

加深领悟：睡眠是原创想法的天然孵化器。平时看似无关的经历在睡眠时汇聚一堂，巧妙的思路也就会浮现其间。下面是我们最为欣赏的两项研究。其中迪克曼等人（Diekelmann，Born，&Wagner，2010）要求研究的参与者们记住由三个词语构成的词语组合（比如night（夜晚），dark（黑暗），coal（煤炭））。每组词语实际上都暗含着与一个主题词相关（如black（黑色））。随后，研究人员要求参与者们回忆词语。如果他们在不经意间蹦出了主题词，那就表示他们已经把这三个词语的主旨和暗藏的主题紧密联系在一起了。如果参与者在背诵单词和回忆单词之间睡了一觉，在回忆时就更有可能下意识地说出主题词。或许正是因为睡眠对记忆的固化作用，让人把最新学到的内容与已经具备的知识体系整合在了一起。这种整合帮助人们建立了词语之间的相互联系。

贝杰明尼等人（Beijamini，Pereira，Cini，&Louzada，2014）的研究显示，睡眠还能帮助人们获得解决游戏问题的灵感。研究人员让参与者们玩一款逻辑推理的电脑游戏，目标是用鼠标控制主角小人逐步靠近气球。游戏会一关比一关难，如果参与者在某一关用时超过10分钟则游戏结束。紧接着，一半参与者们会睡上90分钟，另一半则保持不睡。实验结果显示，那些睡了一觉的人，比没有休息的人更容易打通之前未完成的关卡，这说明人们很可能在睡眠中酝酿出了通关的思路。

保证充足的睡眠，保持敏锐的思维，巧妙地安排打盹儿……这当然是所有人梦寐以求的状态。不过快节奏的生活总会让这样的美好愿望知易行难。在睡眠时通过自我提示的方法对记忆进行激活从理论上讲是行得通的，但目前这方面的证据还以奇闻轶事为主，尚未有经过验证成体系的方法。此外如果你总是睡不着或者睡不深，我们推荐你参考（美国）国家睡眠^[9]上面的建议，助力健康睡眠的生活方式。

显而易见，最容易出现的问题就是人们无法保证充足的睡眠时间，这个问题在青少年群体中尤其突出。根据国家睡眠基金会的统计，正常情况下青少年每晚至少需要睡9小时，但实际上他们平均只睡7个小时。每当身体开始分泌褪黑素的时候，我们就会感到倦意。对于普通美国青少年来说，身体会在晚上11点到第二天清晨8点间分泌褪黑素。不巧的是，这就与学校的安排冲突了。因为学生们通常必须在早上6点到6点半之间起床，才能确保准时赶到学校。当然，晚上的就寝时间是非常灵活的（可以问问那些照顾新生儿的家长们），所以为什么不能让孩子们早点睡觉呢？这真是个好问题……完成课后作业、和小伙伴们玩耍、打游戏、参加课外辅导班等因素，都让孩子们很难做到“两耳不闻窗外事，一心只数催眠羊”啊！就算10点钟躺在了床上，孩子们也会发现，“完全不困啊！起来嗨！”结果呢？第二天早上的课就只好困得发呆了。实际上有些学校已经开始尝试早晨推迟1小时上课的做法，这些学校的学生们表示他们能睡得更饱，白天也困得更少；老师们也普遍反映学生们变得更机敏了；学校方面的统计也显示学生们的出勤率更高了（Wahlstrom，2002）。

睡眠欠佳导致的另一个问题是容易产生虚假记忆。假设一个人在清晨目睹了一桩犯罪，然后在事发后立刻向他灌输一套不同版本的事件经过。那些在目睹犯罪前一整晚都没睡的人，会更容易把虚构的版本记住，而搞不清自己亲眼所见的过程（Frenda，Patihis，Loftus，Lewis，&Fenn，2014）。这也是为什么目击者在接受讯问时，警察、律师等人士不能对其给予强烈暗示的原因之一。万一目击者昨天晚上没睡好，就很容易被这些暗示所误导。

那么睡得太多会有问题吗？很多人会把打盹儿之后迷迷糊糊的感觉归罪为睡得太多，但这很可能只是因为你醒来之前不巧正处于慢波睡眠阶段。对于一个健康的正常人来说，尚不清楚是否存在睡得过多这一问题。有项研究表明，那些习惯每日睡觉超过9小时的人群，更容易出现各种健康问题，包括糖尿病、超重、中风等（Liu，Wheaton，Chapman，&Croft，2013）。不过这项研究只表明了其中的相关性，因果关系很可能刚好相反，即因为患有健康问题才导致睡眠时间变长。

好例子：打盹儿15分钟以内或90分钟以上来恢复精力，让思路更清醒、记忆更清晰。

好例子：保持与昼夜节律和谐统一的规律作息。

好例子：利用光疗法来倒时差。晚上接受强光照射延长清醒时间，早晨再提早用强光将人唤醒。

坏例子：睡觉前喝咖啡或者饮酒会影响睡眠，别再惦记睡前令人沉醉的美酒与夜色了。

坏例子：在一天中大脑最清醒的时候小睡，或是在晚上睡前的几小时内打盹儿，只会适得其反。人在白天最清醒的时候，因为昼夜节律的力量，不可能睡得很沉。而下午3点以后打盹儿，则会妨碍晚间睡眠，让你晚上真正需要睡觉的时候只能两眼直勾勾地盯着天花板。

坏例子：选择彻夜不眠会加快遗忘的速度。相反，我们应当选择“带着问题入睡”，这不仅会帮助我们巩固陈述型记忆，也更利于发现问题和记忆中蕴含的规律。

核心的学习原理是什么

睡眠能够帮助人们把短期记忆固化为长期记忆，并将学习内容与自身知识融为一体。

对学习什么有帮助，举个例子

选择午后打盹儿或是保持规律的睡眠作息，可以促进对白天学到内容的记忆，还能帮助人们从自身的经历中发现规律。

为什么会有用

睡眠就像个人版的赛后总结。睡眠过程中大脑沉静下来，进入自我审视的模式，不再接受新信息和新挑战。一天的记忆被重新激活，一遍又一遍地快进播放，与长期记忆中储存的知识逐渐形成关联。这就会减少遗忘的发生，并且显露出不同想法之间暗藏的关系。

能解决什么样的学习问题

·上课瞌睡，上班犯困。

·被难题所困的人，离破局还差一点点顿悟，那就带着问题睡上一觉吧！

使用的范例

·打盹儿15分钟，迅速激活大脑。打盹儿60～90分钟，获得记忆带来的更多福利。

容易出现的问题

·睡得不够：24小时不睡觉会让人变成像喝醉一样，状态相当于血液中酒精含量达到0.1%（100mg/L，都超过醉酒驾车的标准了）。连续几天或是数周缺觉则会对思考敏锐度、警惕性、记忆力和心理状态产生显著的负面影响。

·从慢波睡眠中醒来会导致犯迷糊。为了避免打盹儿后会出现迷迷糊糊的状态，尽量避免将午休闹钟定在二三十分钟后，要么睡15分钟就醒，要么好好睡上一个小时。

[1] 睡眠（sleep）：高等脊椎动物周期性出现的自发、可逆的静息状态，表现为机体对外界刺激的反映性降低和意识的暂时中断。

[2] 快速眼动睡眠（rapid eye movement sleep，REM）：睡眠过程的两个时相之一，表现为眼球快速运动、肌肉几乎完全松弛和做梦。

[3] 慢波睡眠（slow wave sleep）：睡眠过程的两个时相之一。特征为闭目、瞳孔小，颈部肌肉仍保持一定紧张性，脑电波呈高幅慢波。

[4] 突触：一个神经元的冲动传到另一个神经元或传到另一细胞间的相互接触的结构。刺状突触就是树突。

[5] 树突（dendrite）：从神经元的胞体发出的多分支突起。其功能是整合自其他神经元所接收的信号，将其传送至细胞本体。

[6] 我国《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验》（GB 19522-2010）中规定，每百毫升血液酒精含量大于80毫克即为醉酒驾车。北美的0.1%等于每百毫升酒精含量100毫克，已经高于醉酒驾车的标准。——译者注

[7] 多次睡眠潜伏期测试（multiple sleep latency test，MSLT）：一种睡眠紊乱诊断工具，用来测量一个人从刚开始打盹到第一次出现进入睡眠的征兆时所经过的时间（即睡眠潜伏期）。这项测试背后的想法是，一个人越困，睡着得就越快。

[8] 先学习再睡眠= 温故而知新。——译者注

[9] National Sleep Foundation，网址：http://www.sleepfoundation.org。——译者注