邊睡覺邊學(xué)習(xí)，夢境還是現(xiàn)實？
原文作者 | Bjorn Rasch
在睡覺時學(xué)習(xí)是否會有助于記憶？為了進一步探索這一問題，Bjorn Rasch博士在“文章背后的故事”欄目里討論了他近期于npj Science of Learning發(fā)表的一篇研究論文，題目為“Effects of targeted memory reactivation during sleep at home depend on sleep disturbances and habituation”。
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在家里睡覺就能增強記憶力？最近npj Science of Learning 所發(fā)表的名為“Effects of targeted memory reactivation during sleep at home depend on sleep disturbances and habituation”的文章與我們探討了這個問題。該項目由Maurice G?ldi博士和我在瑞士弗里堡大學(xué)的睡眠、記憶和健康實驗室設(shè)計進行。我們對學(xué)生Verena Müller、Rahel Sch?rli和Carolina Schenk給予的幫助表示感謝。此外，也非常感謝該項目的參與者，他們同意連續(xù)三晚在家中聽著荷蘭語入睡。
該研究的主要目的是什么？
我們研究的主要目的是把定向的記憶再激活（TMR）實驗從實驗室環(huán)境轉(zhuǎn)移到家庭環(huán)境。 TMR是一種在睡眠期間增強記憶的已知技術(shù)。在一個典型的TMR實驗中，參與者在入睡前學(xué)習(xí)一些材料，例如單詞列表、詞匯、卡片位置等。在隨后的非快速眼動（NREM）睡眠期間，研究者會向參與者給予和學(xué)習(xí)材料相關(guān)的記憶提示， 例如單詞、聲音、氣味等。醒來后，參與者對在睡眠時得到提示的信息的回憶能力高于對無提示信息的回憶能力。在睡眠實驗室中，TMR是在嚴格控制下進行的，即睡眠階段會被連續(xù)地檢驗，提示會隨時因為參與者顯示蘇醒的跡象而停止，而睡眠被干擾的參與者會被排除在分析之外。在我們的研究中，我們只給參與者提供了二級和存有60個荷蘭語單詞錄音的iPod。我們要求參與者連續(xù)四天在睡前學(xué)習(xí)120個荷蘭語-單詞，并在在家前三天的每個晚上睡覺前連續(xù)聽90分鐘其中60個單詞的錄音。
研究的主要發(fā)現(xiàn)是否與您最初的期望不同？
是的。我們預(yù)測，TMR一般會在家庭環(huán)境中增加記憶力，尤其因為我們向參與者連續(xù)三個晚上提供記憶提示，而不是像典型的睡眠實驗室研究那樣只有一晚。綜合所有66名健康的年輕參與者三個晚上的數(shù)據(jù)，參與者對有提示與沒有提示的荷蘭單詞的記憶沒有全面的增加，我們僅在第三晚觀察到TMR的記憶改善。只有在TMR期間未有睡眠沒有被干擾和的亞組（n = 15）里觀察到三個晚上都有記憶的增加。相比之下，被播放單詞吵醒的參與者（n = 19）的對所播放單詞的記憶力是受損的。因此，我們得出結(jié)論，在其他睡眠研究中應(yīng)用在實驗室里并導(dǎo)致記憶改善的TMR不容易應(yīng)用到家庭環(huán)境，TMR期間的睡眠干擾和對單詞提示的降低反應(yīng)尤其是關(guān)鍵因素。此外，監(jiān)控家庭環(huán)境中的睡眠并開發(fā)一種在睡眠期間自動啟動和停止單詞提示的算法可能很重要。這些修正可能會避免喚醒參與者而干擾其睡眠，并且更好地將TMR限制在穩(wěn)定的NREM睡眠中。
為什么睡眠在鞏固記憶方面起如此重要的作用？
與在清醒時學(xué)習(xí)相比，學(xué)習(xí)后的睡眠會持續(xù)改善記憶。睡眠對記憶的有益影響可能是因為睡眠期間的自發(fā)記憶被再次激活。內(nèi)部“重復(fù)”學(xué)習(xí)這些材料，可以加強記憶并將其整合到長期記憶存儲中。 但是，其他因素，例如睡眠期間減少的干擾或突觸降尺度，也可能有助于睡眠后的記憶改善。
這些結(jié)果如何推進關(guān)于記憶重新激活的研究？
TMR是一種非常有前景的、通過在睡眠期間提供提示來改善記憶的技術(shù)。TMR有廣泛的應(yīng)用可能性，從詞匯學(xué)習(xí)到提高學(xué)習(xí)成績，以及治療環(huán)境中的優(yōu)化學(xué)習(xí)。然而，這些應(yīng)用必須首先在實際環(huán)境中進行測試。我們的結(jié)果表明，對待高度控制的實驗室條件下觀察到的效應(yīng)和在現(xiàn)實環(huán)境中的效應(yīng)的相關(guān)性需要保持謹慎的態(tài)度，不可過高估計。我們需要做更多的研究才能知道如何在現(xiàn)實世界中成功應(yīng)用TMR。
您對本研究領(lǐng)域未來的預(yù)測是什么？
TMR最初是作為一種實驗范例開發(fā)的，它被用于檢驗睡眠期間記憶的重新激活與記憶鞏固之間的假設(shè)關(guān)系。目前，許多研究表明，睡眠期間用外來提示來激活記憶確實會在第二天改善記憶，而我們也開始更多地了解TMR的潛在神經(jīng)機制。對我來說，本研究領(lǐng)域需要回答兩個主要問題。首先，TMR如何與睡眠期間的自發(fā)再激活相關(guān)，即，TMR是一種人為情況，還是與睡眠期間觀察到的自發(fā)再激活共享機制？其次，我們?nèi)绾螌MR應(yīng)用于家庭、教育和治療環(huán)境，以及優(yōu)化TMR的有益效果的關(guān)鍵參數(shù)是什么？只有在真實世界環(huán)境中驗證TMR對記憶增強的影響時，我們才會知道這種技術(shù)是否不僅僅是睡眠期間記憶鞏固理論的實驗工具。在那之前，我不建議在家里使用TMR，并且鼓勵人們學(xué)習(xí)之后在沒有背景信息的情況下簡單地睡一個好覺。
論文信息
npj Science of Learning
doi:10.1038/s41539-019-0044-2
npj Science of Learning is an online open access peer-reviewed journal dedicated to publishing papers on all research areas related to how the brain learns; from the molecular level of understanding how the cells in the brain work to understanding how children and adults learn through experience and formal educational practices. The journal will publish studies that advance our understanding of the mechanisms underlying the cellular, cognitive, and behavioral basis of learning and aims to provide a forum for research at the intersection of neuroscience and educational theory.
