在《大腦好好玩第四季》第九集的節目裡，介紹了數個「睡眠如何幫助人們複習舊事物」的各種腦科學的實驗結果。
 

但難道我們真的無法在睡眠中學習新的事物嗎？主持人謝伯讓在這集節目中，將分享近年來的一些腦科學的新研究成果，也可能讓這件事顯露全新的曙光！而在這集節目的最後，謝伯讓也會討論到在科學研究中典範轉移現象產生的背後因素，為《大腦好好玩》的「學習理論」之旅畫下句點。
 

本集重點：

02:44 有可能在睡眠中學習新事物嗎？

05:45 在睡眠中創造假記憶的老鼠實驗

09:23 本季總結＆理論典範轉移的背後原因

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》】

本季節目已播畢，感謝大家的支持，也請持續關注由鏡好聽製作播出的優質知識性節目！

製作人：余韋達 

後製：黃琮文

圖片：Shutterstock

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節目內容全文：

在上一集的節目中，我們介紹了睡眠學習。我們現在知道，目前已經有不少實驗的結果都指出，在慢波睡眠階段，只要透過呈現一些具有提示效果的聲音或氣味，確實可以讓受試者的相關記憶變得更鞏固。

比方說，如果在學習的時候，同時聞到玫瑰的香味，那麼當受試者學習結束進入慢波睡眠的時候，只要再次給予玫瑰香味，他們醒來之後的回憶表現就會變得比較好。

同樣的，用聽覺來提示也有效果。如果在學習的時候，同時聽到一些聲音刺激，那麼當受試者學習結束進入慢波睡眠的時候，只要再次給予聲音刺激，他們醒來之後的回憶表現也會變得比較好。

再來，程序性記憶也可以在慢波睡眠時被強化。在受試者學習完彈奏、然後進入慢波睡眠的時候，只要重播音樂來進行提示，那他們睡醒之後，彈奏的表現就會變得比較好。

另外，語言的複習也可以在睡夢中發生。當受試者學完外語之後，只要在慢波睡眠中重複播放這些已經學過的外語單字聲音，他們醒來後的記憶表現也會變好。

由此可知，在慢波睡眠的時候，如果可以透過提示的方式，比方說用氣味或聲音提示，就可能可以重新喚起相關記憶，然後達到記憶強化的效果。

換句話說，就是我們可以在人們睡著的時候，透過提示的方法來幫助他們溫習、或是複習一些他們之前已經學過的事物。

但是，嚴格來說，這畢竟只是「睡眠複習」而已，這離我們最想要的「睡眠學習」其實還有一段距離。那到底有沒有科學證據，顯示出睡眠中可以學習新事物呢？

以下，我們就來看看三篇最新的研究，這三篇研究，似乎讓原本大家認為不可能成功的睡眠學習，出現了一些曙光！

首先，是在2012年的一項研究中，實驗人員讓受試者在睡眠時進行制約學習，受試者會在睡眠時聽到兩種聲音，其中一種聲音總是會伴隨出現好聞的香氣，另外一種聲音則總是會伴隨出現難聞的臭氣。

在受試者起床後，實驗人員就會單獨播放這兩種聲音，然後測量受試者在聽到聲音時的吸氣量。結果發現，當受試者聽到在睡眠中曾經跟香氣配對過的聲音時，吸氣量會比較大，相反的，當受試者聽到在睡眠中曾經跟臭氣配對過的聲音時，吸氣量則比較小。

由此可知，受試者可能在睡眠時成功完成了制約學習，因此才會在醒來之後對兩種聲音做出了不同的反應。

再來，同一組研究團隊在2014年又進行了另一項研究，這一次，他們找來了想要戒菸的受試者，然後讓他們在聞到香菸味道後，馬上給予另外一種難聞的氣味，例如硫化銨或是死魚的味道。

這個實驗的受試者一共分成三組，在不同的受試者組別中，這種氣味制約訓練分別會出現在不同的睡眠階段。其中一組，制約會出現在睡眠的第二階段，第二組，制約會出現在快速動眼睡眠，第三組，制約則是在清醒的時候進行。

結果發現，如果是在清醒時進行制約學習，那效果很有限。在實驗進行之前，受試者平均每天抽13支煙左右。而受試者在清醒時進行制約學習過後，他們每天抽的煙並沒有明顯減少。

相對來說，如果是在睡眠的第二階段進行制約學習，那在制約完之後，受試者隔天的抽煙數量就會明顯下降，而且一直延續到第七天都有效。

那如果是在快速動眼睡眠時進行制約，那制約完之後只有前一兩天抽煙數量會下降，但是無法延續太多天。

所以由以上兩個實驗，我們可以看到，在睡眠中，確實仍有可能透過制約學習而學會新資訊。

最後，還有一項要跟大家分享的睡眠學習研究，就是在2014年，有一項老鼠的研究發現，當老鼠進入慢波睡眠、當他們腦中某些和記憶有關的細胞變得活躍的時候，如果在這個時刻同時去刺激老鼠的獎勵中樞，就有可能創造出假記憶。

好，這個發現是什麼意思呢？我們在大腦好好玩第一季和第二季中，介紹記憶和海馬迴的時候，曾經提到過海馬迴中有一些細胞叫做「位置細胞」place cell，而這些位置細胞在老鼠睡覺時，常常會自發性的活躍，特別是在他們剛學會新的迷宮走法時，他們走過的路徑上所對應的位置細胞，常常就會在老鼠睡眠時依序重新活躍，我們現在把這個現象稱為是神經回放「neural replay」。科學家目前猜測，睡眠時的神經回放現象，可能就是大腦正在進行記憶重新固化。

那現在問題來了，如果當某個位置細胞在睡眠中變得活躍的時候，我們馬上給予老鼠獎勵的話，會不會因此就讓老鼠產生假記憶，然後改變老鼠醒來後的行為呢？

為了測試這個可能性，科學家就在老鼠睡覺時，隨機選擇一個位置細胞，並在這個位置細胞活躍時，同時刺激老鼠腦中的獎勵中樞。比方說，假設有一隻老鼠的腦中有一個位置細胞，這個位置細胞是對應到一個圓形迷宮的上方位置，那當科學家在老鼠睡眠中看到這個位置細胞活躍的時候，就會馬上刺激他的獎勵中樞。

結果發現，在睡眠刺激之前，這隻老鼠原本喜歡待在迷宮的左下角。結果在進行了睡眠刺激之後，老鼠醒來以後變成喜歡待迷宮的上方位置，也就是睡眠中被刺激過的那個位置細胞的對應位置。

換句話說，老鼠好像出現了某種假的記憶，在老鼠睡覺時，如果某個位置細胞活躍時就給他獎勵，那起床後，老鼠就會喜歡這個被刺激過的位置細胞所對應的位置。

由此可知，在老鼠睡眠的時候，如果在某些和記憶有關的細胞活躍的同時給予獎勵，就可能可以產生假記憶，然後改變老鼠醒來以後的行為。

好了，以上就是關於睡眠學習的最新研究。這一系列的研究，是從1956年開始。當年最早的一項研究，否定了睡眠學習，並因此讓睡眠學習的研究沉寂了長達50年。不過，由於新一代的一些科學家鍥而不捨的追問，現在終於重新找到了我們原本以為不可能出現的睡眠學習證據。這些研究，將來可能可以進行一些臨床與社會應用，比方說在受試者無意識的情況下改變他們的行為，例如我們剛剛提到的戒菸研究，就是類似這樣的概念。如果大家對這系列的研究有興趣，或許可以持續追蹤下去。

・本季結語

好，那最後我們來做一個總結。這一季的所有內容，基本上都是和學習有關。

我們從一開始怕夫洛夫以及華生的古典制約學習理論，介紹到史金納的操作制約學習理論，以及後來的認知學習理論和鏡像神經元。

大家現在應該都很清楚，古典制約學習，就是在學習前一個事件對於後一個事件的預測力。透過這樣的學習預測，我們在未來，就可以在這兩個事件的第一個事件出現的時候，就提早做出反應。這類型的學習，十分有助於我們去發掘自然事件之間關聯性。

相較之下，操作制約學習，則是我們會根據自己行為的「後果」是好或壞，來強化或壓抑我們的行為。這類型的學習，應用的層面很廣，舉凡動物訓練、孩童教導、學生在學校的學習，以及商場上對於消費者的獎賞和利誘，通常常會運用到制約學習的理論。

至於認知學習，則是直接透過閱讀或觀察來學習，它可以讓我們省去親自做動作或是嘗試錯誤的時間，讓我們更有效率地進行快速大量的知識學習。

此外，我們也花了不少時間在討論華生和史金納這些行為主義的觀點。在這些內容中，我們可以看到，有很多我們原本以為是和認知有關的高階學習現象，其實用行為主義的制約理論也解釋的通。比方說語言學習、制約迷信、鏡子測驗、或是睡眠學習，其實行為主義的制約學習理論也似乎仍有某種程度的解釋力。

所以總而言之，要提醒大家的一點就是，雖然在認知革命之後，行為主義已經逐漸式微，但是這門曾經非常強勢的學派，其實在各種現象上仍然都還有它論辯的空間存在。所以大家不要以為已經式微的行為主義就代表他不對，比較正確的說法，應該只是它比較不受歡迎而已，而不是因為它有什麼致命錯誤。

那這裡有一個有趣的問題就是，為什麼會出現這種理論沒什麼大問題，但是卻逐漸失勢然後不受青睞的現象呢？關於這個現象，物理學家普朗克（Max Plank），他曾經說過一句話，就是「Science advances one funeral at a time」，翻成中文，大概就是「每次有葬禮出現時，科學才會出現演進的轉變。」那這句話的意思就是說，當有科學新事證出現的時候，其實通常不會馬上就導致舊理論突然被推翻，一般來說，舊理論的支持者，其實很難會被新事證說服。而新理論崛起的真正原因，其實通常都是因為主張舊理論的老學者一個一個都過世了，所以舊理論就不再有人大力推送，然後新一代的學者在成長時接觸到了比較多的新理論，所以才導致了典範的轉移。

好，以上就是關於學習的理論介紹以及相關的科學哲學反思。