睡眠中的记忆

人在睡眠过程中是没有意识的，可是这并不代表人脑没有在工作。做梦、梦游等现象说明即使在睡觉的时候，人脑的一部分仍然活跃着。传统观点认为，睡眠中的人脑主要负责自主神经系统的运转以调节人体的生理功能，修复和再生细胞。最新的研究表明，睡眠中的脑活动是巩固记忆和已学知识的必要环节。从某种程度上讲，一个人的学习与成长取决于他睡眠时大脑运转的过程。更有趣的是，科学家通过实验还发现当人们睡觉时，大脑可以在他的主人完全没有意识的情况下对外界的刺激做出反应。
　　睡梦中呼唤你的名字
　　伦敦城市学院的波塔斯博士利用一个有趣的实验，向我们揭示了大脑在睡眠状态下是如何对外界发生的事情做出反应的。首先，12名“不幸”的被试者需要在实验前24小时内不睡觉，以保证在实验的过程中可以很快入睡。入睡约两小时以后，被试者进入深度睡眠的状态。实验人员开始时而播放频率为1400赫兹的‘嘟嘟’声，时而播放被试者的名字。音量的大小全部控制为80分贝，这样的音量既可以让被试者大脑接收到，又不至于吵醒被试者。利用先进的脑成像技术和脑电技术，实验人员观察到，当被试者听到自己的名字时大脑所产生的反应有别于听到“嘟嘟”声时所产生的反应。这说明，即使在没有意识的睡眠状态中，人类的大脑还是可以区分有意义的声音和没有意义的噪音。更令人惊讶的是，当实验人员将同样的实验在被试者清醒的状态下重复时，所得到的结果与睡眠状态下非常相似。这表明睡眠中的大脑不但可以区分有意义的和无意义的声音，而且已经“听懂”有人在呼喊自己的名字。这一切都是在被试者完全没有意识，并且在醒来以后没有记忆的情况下观察到的。由此可见睡眠中的大脑不但进行着自主神经系统的工作，而且还有处理外来信息的能力；其对于像噪音和姓名这样的简单信息的识别程度，与清醒状态下的人脑非常接近。
　　午觉醒来变成“音乐家”
　　基于以上发现，人们不禁要问，睡眠中的大脑是否可以“学习”新知识，还是只能识别已知的信息？近年来科学家们正在积极探索让人类可以一边睡觉一边学习的可能性，并且取得了一些突破性的进展。
　　2012年早些时候，世界知名学术期刊《自然神经学》，连续报道了两篇有关睡眠中产生新记忆的学术研究。美国西北大学的科学家们试图通过一个实验证明睡一个特殊的午觉就可以使人变成一名“音乐家”。参加这个实验的被试者需要满足两个条件。第一，被试者必须从没弹过钢琴。第二，被试者需要有睡午觉的习惯。经过筛选，16名幸运者参与了这个有趣的实验。
　　在实验的开始阶段，他们先通过电子软件学习了用键盘弹奏两小段乐曲。经过反复训练，两段曲子的熟练程度都有了一定提高，并且演奏水平非常接近，实验随后进入睡眠学习阶段。在被试者进入深度睡眠约10分钟以后，实验人员任意选择两首曲子中的一首放给被试者听。由于人类午睡时的睡眠通常比较浅，音乐的音量被控制在一个较低的范围（35分贝）。约90分钟以后，被试者醒来，随即被要求演奏之前学过的两首曲子。结果使实验人员异常兴奋：被试者在演奏那段他们睡眠中听过的曲子时，不但演奏流利而且准确度显著高于那段没有在睡眠中听过的曲子。为了进一步确定是由于睡眠中播放的音乐提高了被试者的演奏水平而不是其他的原因，科学家们又将这组被试者的实验结果与另外两组被试者进行了对比。这两组被试者一组为实验中途没有睡午觉；另一组为睡了午觉，但是午睡过程中并没有听任何音乐。对比结果显示无论被试者个体的比较，还是组间比较，都证明了睡觉过程中的脑活动可以巩固之前所学的知识和技能。
　　以色列科学家阿里茨博士和他的同事为我们提供了更加直接的证据，以证明人类不但可以在睡眠中加强原有记忆，还可以学习新能力。他们的实验巧妙地结合了巴甫洛夫条件反射原理和闻到气味不会打断睡眠这一特点。实验人员用化学试剂调制好两种味道的气体，一种带有令人愉快的气味（如花香）；另一种带有令人反感的气味（如肉体的腐烂味道）。当被试者入睡以后，实验人员会先放一段短促的“哔哔”声做为引导声响，紧接着便释放一种气体。引导音分为高频（1400赫兹）和低频（400赫兹）两种，分别搭配不同气味的气体（比如高频音引导带有愉快气味的气体；低频音引导带有反感气味的气体）。如此便形成了一个经典条件反射模式。实验人员观察到，当被试者闻到令人愉悦的气味时鼻息的频率会稍稍增加。与其相反，当被试者闻到令人反感的气味时鼻息则会稍微放缓。这一现象与人在清醒时的反应是一致的，说明睡眠中的大脑可以区分开两种气体的味道。经过一定次数的引导音与气体的搭配，仅仅播放引导音便可以调节睡眠中的被试者的鼻息，而不用释放带有味道的气体。这个结果表明人脑在睡眠中依然可以建立与清醒时一样的条件反射。接下来的发现更令科学家们感到惊讶。当被试者睡醒以后，睡眠中所建立的条件反射被保留下来：睡觉时听到高频音并闻到愉悦气体，被试者醒来以后听到高频音会增加鼻息的频率。同样，睡觉时听到低频音并闻到反感气体，被试者醒来以后听到低频音会降低鼻息的频率。这个实验最奇特的地方是，被试者完全不知道为什么听到不同频率的声音会使他们的鼻息频率改变，因为他们完全不记得睡觉过程中有听到任何声音或者闻到任何气味。
　　一边睡觉一边学习
　　很显然，人们目前对于睡眠中的大脑的了解还很有限。科学家正在积极探索人脑是否可以在睡眠中处理更为复杂的信息，而不仅局限于气味、声音等感官信息，这项研究意义重大。有些人相信，通过研究如何接受并处理睡眠中的大脑所反馈的信息，我们有一天可以和植物人交流。也有人相信这个领域的研究最终可以使得人类获取知识的过程变得更加有效率。想象一下，你是一名大学生，网络游戏和恋爱使你完全忘记了明天就是期末考试。晚上临睡前你将一个特制的播音设备放在枕头底下并开始播放整个学期所学的内容。第二天早上你便轻松通过考试。做为一个大学已经毕业的人，我会非常羡慕你的校园生活。我想，一切皆有可能。
　　【责任编辑】张小萌