info
資訊
在《大腦好好玩第四季》的最後兩集節目裡,主持人謝伯讓將會聚焦討論許多科學家與聽眾都很感興趣的問題,也就是「睡眠學習」。
在第九集的節目,首先要帶大家回顧「睡眠學習」的想法和概念是在何時出現的?睡眠又分為哪五個階段?而又有哪兩種學習行為,是經過科學實驗證實,會在睡眠過程中發生?
本集重點:
01:17 睡眠學習概念的歷史
05:58 睡眠的五個階段
08:33 慢波睡眠如何幫助記憶強化
12:06 睡眠能幫助語言學習嗎?
謝伯讓的腦科學世界:https://www.facebook.com/pojanghsieh
【本集節目是由鏡好聽製作播出的《大腦好好玩第四季》】
每隔週四上線全新一集
開啟小鈴鐺、按下追蹤,持續關注最新節目
製作人:余韋達
後製:黃琮文
圖片:Shutterstock
鏡好聽全新改版上線!想聽愛聽就在鏡好聽,訂閱《鏡好聽》並下載 APP 收聽,只給你最好的聲音。
| 立即訂閱《鏡好聽》:https://www.mirrorvoice.com.tw/mirrorvoice-plus
| 免費下載《鏡好聽》APP:https://mirrormediafb.pros.is/LY67K
| 追蹤《鏡好聽》Facebook:https://facebook.com/mirrorvoice2019
| 追蹤《鏡好聽》Instagram:https://instagram.com/mirror_voice
| 合作、節目建議歡迎來信:voiceservice@mirrormedia.mg
節目內容全文:
在今天的節目中,我們要來進入學習這個單元的最後一個段落。我們特別要討論的,就是睡眠學習,然後順便介紹一下與睡眠有關的一些有趣發現。
好,睡眠學習,一直是科學家和科幻小說家都很有興趣的主題,它同時也是很多一般大眾也都有興趣的一個主題。我相信很多人在學生時代,當時間不夠用的時候,可能就會在睡覺時一邊播放一些英文單字之類的,然後期望自己在睡夢中能夠多學幾個單字。但是這樣的作法到底有沒有效呢?今天我們就要一起來看看一些科學實驗,然後試圖回答這個大家都很有興趣的睡眠學習問題。
首先,睡眠學習的想法和概念是從哪一個年代開始流行起來的呢?根據文獻,睡眠學習開始廣為人知的年代,應該是從1920和30年代開始的。比方說,赫胥黎(Aldous Huxley)在他1932年出版的小說《美麗新世界》中,就曾經描寫過一個完全不會說英語的男孩,但是這個男孩卻可以透過在睡覺時聆聽演講,然後起床之後,他就能夠用英文背出整場演講的內容。
而赫胥黎的想法,可能是來自於1927年一位紐約商人所發明一種機器,這種機器叫做心靈通話機(Psycho-phone)。這台機器,其實基本就是一台留聲機,使用者可以把聲音錄進去,然後透過徹夜播放來進行睡眠學習。
那這樣的睡眠學習到底有沒有效呢?這個問題大家都想知道,當年,由於睡眠學習的概念和想法在民間廣為流傳,因此自然吸引了許多科學家的注意,其中有些科學家就開始想要以實驗的方法回答這個問題。
比方說,1942年,美國的心理學家Lawrence LeShan就找來了20位有咬指甲習慣的小孩,然後這些小孩每天晚上入睡以後、大約兩個半小時之後,實驗人員就會給他們聆聽一個句子,這個句子就是「My finger-nails taste terribly bitter」(意思就是:我的指甲嚐起來非常苦)。然後個晚上這個句子會被播放6次,然後連續聽54個晚上。
實驗結束之後發現,20個小孩中,有8個小孩從此不再咬指甲。相較之下,沒有接受睡眠學習的另外20個對照組小朋友,則沒有任何人停止咬指甲。
這項結果乍看之下很不錯對吧?這個結果看起來,好像可以支持睡眠學習真的有效。但是,很可惜的是,這項實驗其實並不是非常嚴謹。比方說,當時沒有進行任何生理反應的紀錄,所以根本沒辦法確定小孩是不是真的有進入睡眠狀態。也因此,睡眠學習的成效在當時就一直懸而未決。
關於睡眠學習的嚴謹實驗,一直要到1956年,才由美國蘭德公司的兩位科學家找出了比較確切的結果。在這一項研究中,他們讓96位受試者在睡眠時聆聽一些他們原本不知道答案的問題,並且在聽完問題後,還會播放這些問題的答案,然後他們同時用腦電圖記錄下受試者的大腦活動。
結果發現,隔天起床測試時的時候,確實有人可以成功回答出這些問題的答案,但是仔細檢查後發現,那些可以成功回答出這些問題的答案的人,都是前一天晚上沒有真的睡著的人。換句話說,只有在醒著時聽到答案的人,隔天才有可能回答出答案。如果題目和答案是在真的睡著時播放,受試者都無法記住。
那由於這樣研究的結果非常明確,而且方法十分嚴謹,所以當時科學界對於睡眠學習的判決,可以說是一錘定讞,此後的五十年間,大部分的科學家都對睡眠學習失去信心,認為睡眠學習缺乏證據,所以應該不可能發生才對。
不過呢,50年過後,有一些新一代的科學家,又開始對睡眠學習重新產生興趣,並且重新設計了實驗來檢驗睡眠學習,結果竟然發現,當我們仔細檢驗特定睡眠階段中的某些特定學習資訊時,似乎可以找到一些睡眠學習的證據。
以下,我們就幫大家整理一下兩類可能可以在睡眠中出現的學習現象。其中的第一類,就是在某些睡眠階段中,似乎可以針對某些特定的記憶進行強化。
・睡眠的五個階段
在介紹睡眠學習之前,我們得要先介紹一下睡眠的各個階段。睡眠大致上可以分成五個階段,分別是第一階段和第二階段的淺睡眠,還有第三階段和第四階段的深度睡眠,以及第五階段的快速動眼睡眠。
在第一階段中,我們可以通常可以觀察到肌肉放鬆,然後偶爾會有肌肉抽動的現象。在第二階段,呼吸和心跳會變慢,體溫會稍微下降。第三階段,則算是進入深度睡眠,在這個階段的腦電圖中,可以觀察到緩慢的delta慢波。
至於第四階段,也算是深度睡眠,這個階段的呼吸比較規律,肌肉幾乎完全放鬆,然後一樣可以在腦電圖中看到delta慢波。
最後則是第五階段,就是快速動眼睡眠。在這個階段中,腦波會變快,然後通常會做夢,而且心跳會加速、呼吸則是急促短暫。另外,快速動眼睡眠還有一個特色,就是眼球常常會快速轉動,這也是這個階段被叫做快速動眼睡眠的原因。
那這五個階段,通常是會由淺入深,然後再由深退回淺。比方說,典型的睡眠階段出現順序,通常是由第一進到第二、再到第三、再到第四,接著再退回第三、退回第二、再退回第一階段,然後再出現第五階段的快速動眼睡眠。接著,就會再由第一階段的淺層睡眠進入深度睡眠,然後再退回淺層睡眠和快速動眼睡眠。
值得注意的是,深度睡眠通常只出現在前半夜,至於後半夜,則大都只是在淺層睡眠和快速動眼睡眠中循環而已。
接下來,我們要請大家特別注意的,就是深度睡眠、或者是稱作慢波睡眠的這個階段,英文是(slow-wave sleep)。為什麼要特別注意深度慢波睡眠呢?這是因為最近有一些研究就顯示,在慢波睡眠的時候,如果我們可以透過提示來誘發記憶的話,就可以達到記憶強化的效果。
・慢波睡眠如何達到記憶強化的效果?
比方說,在2007年的一篇論文中,德國的一個研究團隊讓受試者學習一些物體在螢幕上的對應位置,比方說車子總是會出現在螢幕上的某個位置,例如左上角,房子總是會出現在螢幕的右下角,而其他的物體也都各自都有對應的螢幕位置。然後在學習的時候,實驗人員會同時施放玫瑰的香味。
接下來,當受試者學習結束去睡覺、然後進入慢波睡眠的時候,實驗組的受試者會再次給予玫瑰香味,然後對照組的受試者則沒有給予玫瑰香味。結果發現,在受試者醒來之後,曾經在慢波睡眠中聞到玫瑰香味的實驗組,他們的回憶表現明顯比較好。
由此可知,在慢波睡眠的時候,如果可以透過提示的方式,比方說用氣味提示,就可能可以重新喚起相關記憶,然後達到記憶強化的效果。
再來,2009年的時候,美國西北大學Ken Paller的研究團隊,他們把氣味提示的方法改成聲音提示,結果成功再現了剛剛那項德國的研究結果。
在這項實驗中,受試者一樣需要學習好幾種物體在螢幕上的位置,然後在學習的時候,實驗人員會播放該物體所對應的聲音。比方說,貓咪的位置總是出現在螢幕左下角,然後貓咪出現的時候,總是會有貓的叫聲一起出現。至於其他的物體,像是水壺,則總是會出現在螢幕的右上角,而且出現的時候總是會有水壺的汽笛聲。
那在學習完50種物體的位置之後,受試者會小睡,然後當小睡的過程中出現慢波睡眠的時候,實驗人員就會播放其中一些物體所對應的聲音。
最後,當受試者小睡起床之後,就對他們的記憶進行測驗。結果發現,那些在小睡時有播放過對應聲音的物體,受試者對那些物體的位置記憶表現就會比較好。而那些在小睡時沒有播放過對應聲音的物體,受試者的記憶表現則比較差。
由此可知,如果在小睡過程的慢波睡眠中重新透過提示的聲音來喚起記憶,那該記憶就可以被強化。
再來,除了剛剛的語意和空間記憶可以在睡眠中被強化之外,Ken Paller的團隊在2012年的另一項研究中也發現,程序性記憶也可以在慢波睡眠時被強化。這個實驗的流程跟剛剛的實驗很接近,只是把學習的內容換成是類似學習彈鋼琴的作業。學習完之後,當受試者在小睡時、出現慢波睡眠的時候,就會用音樂來提示其中一首他們曾經學過的曲子。
結果發現,睡醒之後,有在慢波睡眠中以聲音提示過的曲子,受試者的彈奏表現會比較好。由此可知,程序性記憶也可以在慢波睡眠中被提示而強化。
・睡眠能幫助語言學習嗎?
最後呢,就是大家最關心的語言學習了。最近也有證據顯示,語言的學習似乎可以在睡眠中被強化。比方說,剛剛提到過的德國團隊在2015年的另外一項研究中,就讓德國的受試者學習荷蘭文。他們的實驗方法,就是讓受試者聆聽荷文單字,每聽一個荷文單字的時候,螢幕上會有德文的翻譯。學習完所有的單字之後,等受試者在進入慢波睡眠時,實驗人員會再次用語音播放其中一些荷文單字。
結果發現,受試者起床後,那些有在慢波睡眠中被提示過的單字,他們的記憶表現會比較好。由此可知,已經學過的單字,也可以在慢波睡眠時透過提示來增強記憶。
好了,我們剛剛看過的四個實驗都顯示,已經學過的資訊,可以在慢波睡眠時透過提示來增強記憶。換句話說,睡眠中可以「複習」已學過的資訊。那這個時候大家應該會想知道,那除了「複習」之外,睡眠中有沒有辦法學會新東西呢?
關於睡眠中能不能學習新資訊,最近其實有三項新的研究顯示似乎真的有可能做到。至於詳細的內容,就請大家期待下一集、也就是本季的最後一集的內容。