如果睡眠期间的回放能改善清醒时习得信息的存储，那么“首次播放”——即对新信息的初始处理——在睡眠期间也应可行，并可能刻印出持续至清醒状态的记忆痕迹。这是瑞士伯尔尼大学心理学研究所及跨学院研究合作项目“解码睡眠”的Katharina Henke、Marc Züst和Simon Ruch的研究课题。这些研究人员现在首次表明，新的外语单词及其翻译单词可以在午睡期间建立联想，并将这些联想存储至清醒状态。醒来后，当再次呈现睡眠期间播放过的外语单词时，参与者能够重新激活睡眠中形成的联想以获取词义。海马体这一对清醒状态下的联想学习至关重要的大脑结构，也支持了对睡眠中形成的联想的提取。该实验结果已在科学期刊《当代生物学》上开放获取发表。
脑细胞的活跃状态是睡眠学习的关键
Katharina Henke研究小组探究了睡眠中的人是否能在脑细胞的活跃状态（即所谓的“上状态”）期间，在播放的外语单词和翻译单词之间建立新的语义联想。当我们进入深度睡眠阶段时，脑细胞的活动逐渐趋于协调。在深度睡眠期间，脑细胞通常会活跃短暂时间，随后共同进入短暂的不活跃状态。活跃状态被称为“上状态”，不活跃状态被称为“下状态”。这两种状态大约每半秒交替一次。
只有当词对中的第二个单词在上状态期间被重复（2、3或4次）播放时，睡眠期间播放的人工语言单词与其德语翻译单词之间的语义联想才会被编码和存储。例如，当睡眠者听到词对“tofer = key”和“guga = elephant”时，醒来后他们能够以高于随机水平的准确率对睡眠中播放的外语单词所指代的是大物体还是小物体进行分类。该论文的共同第一作者Marc Züst说：“有趣的是，在清醒状态下提取睡眠中习得的词汇时，大脑的语言区域和海马体——大脑的关键记忆枢纽——被激活了，因为这些大脑结构通常负责清醒状态下新词汇的学习。”“这些大脑结构似乎在调节记忆形成时不受当前意识状态的限制——在深度睡眠期间无意识，在清醒状态下有意识。”
记忆形成不需要意识参与
除了实际应用价值外，这一关于睡眠学习的新证据也对当前的睡眠理论和记忆理论提出了挑战。认为睡眠是一种封闭的心理状态、在此状态下我们与物理环境隔绝的观点已不再站得住脚。共同第一作者Simon Ruch说：“我们可以反驳‘深度睡眠期间不可能进行复杂学习’这一观点。”目前的结果强调了Katharina Henke于2010年在《自然综述神经科学》上发表的关于记忆与意识关系的新理论观点。Katharina Henke说：“深度睡眠能在多大程度上被用于获取新信息以及会有什么后果，将是未来几年的研究课题。”
解码睡眠
Katharina Henke研究小组是跨学院研究合作项目“解码睡眠：从神经元到健康与心智”（IRC）的一部分。“解码睡眠”是由瑞士伯尔尼大学资助的大型跨学科研究项目。来自医学、生物学、心理学和信息学的13个研究小组参与了该IRC项目。这些研究小组的目标是更好地理解涉及睡眠、意识和认知的机制。
该项研究报告是与Roland Wiest合作完成的，他隶属于伯尔尼大学因塞尔医院诊断与介入神经放射学研究所的高级神经影像支持中心（SCAN）。这两个研究小组也都属于BENESCO联盟，该联盟由22个跨学科研究小组组成，专门从事睡眠医学、癫痫和意识改变状态的研究。