深度睡眠过程中学习新词汇

如果睡眠中的重播能改善清醒时所学信息的存储，那么首次播放——即新信息的初始处理——也应在睡眠期间可行，可能形成持续到清醒状态的记忆痕迹。这正是瑞士伯尔尼大学心理学研究所及院际研究合作项目“解码睡眠”的Katharina Henke、Marc Züst和Simon Ruch的研究课题。这些研究者首次证明，在午睡期间可将新外语词汇与其翻译词汇建立关联，并将关联存储至清醒状态。参与者醒来后，当呈现曾在睡眠中播放的外语词汇时，能重新激活睡眠中形成的关联以获取词义。海马体——这一对清醒联想学习至关重要的大脑结构——同样支持睡眠形成关联的提取。本实验结果已以开放获取形式发表在科学期刊《当代生物学》Current Biology上。

脑细胞活跃状态是睡眠学习的关键

Katharina Henke的研究团队探究了睡眠者能否在脑细胞活跃期（即“上升状态”）对播放的外语词汇和翻译词汇建立新的语义关联。当我们进入深度睡眠阶段，脑细胞活动会逐步同步。在深度睡眠中，脑细胞通常在短暂活跃后共同进入短暂静息状态。活跃状态称为"上升状态"(Up-state)，静息状态称为"下降状态"(Down-state)。两种状态约每半秒交替一次。

人工语言中睡眠播放词汇与其德语翻译词汇的语义关联，仅当词对中的第二个单词在上升状态期间被重复播放（2、3或4次）时才能被编码和存储。例如：当睡眠者听到"tofer = 钥匙"和"guga = 大象"的词对后，醒来后能以高于随机概率的准确度判断这些睡眠播放的外语词汇指代大型事物("Guga")还是小型事物("Tofer")。论文共同第一作者Marc Züst指出："有趣的是，在唤醒后提取睡眠所学的词汇时，大脑语言区和海马体——大脑核心记忆中枢——被激活，这些结构通常介导着清醒状态下新词汇的学习。这些大脑结构似乎能独立于主流意识状态（深度睡眠时的无意识状态与清醒时的有意识状态）介导记忆形成。"

记忆形成无需意识参与

除实际应用价值外，睡眠学习的这一新证据对现有睡眠理论和记忆理论提出了挑战。将睡眠视为脱离物理环境的封闭心理状态的观点已不再成立。共同第一作者Simon Ruch表示："我们推翻了'深度睡眠中无法进行复杂学习'的论断。"当前结果印证了Katharina Henke于2010年在《神经科学自然评论》Nature Reviews Neuroscience提出的记忆与意识关系的新理论框架。Katharina Henke强调："深度睡眠能在何种程度上以及产生何种后果用于获取新信息，将成为未来数年的研究主题。"

解码睡眠计划

Katharina Henke的研究团队隶属于院际研究合作项目"解码睡眠：从神经元到健康与心智"(IRC)。该大型跨学科研究项目由瑞士伯尔尼大学资助，汇集了医学、生物学、心理学和信息学领域的13个研究组，旨在深入解析睡眠、意识与认知的内在机制。

本研究报告与罗兰·维斯特(Roland Wiest)合作完成，其所属机构为伯尔尼大学附属医院神经放射诊断与介入研究所高级神经影像支持中心(SCAN)。两个团队均隶属于BENESCO联盟，该联盟由22个专注于睡眠医学、癫痫及意识状态变化研究的跨学科团队组成。