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

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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。