你真的可以在睡梦中学习

在奥尔德斯·赫胥黎的《美丽新世界》中，一个男孩背诵了一篇英语演讲的每个单词，而英语他并不懂。学习发生在男孩睡觉时，他听到了演讲的无线电广播。醒来后，他能够背诵整个演讲。基于这一发现，赫胥黎反乌托邦世界的极权主义当局采用了这种方法来塑造所有公民的无意识思想。

睡眠学习在文学、流行文化和古代传说中都有出现。以动画电视剧《德克斯特的实验室》中的主角德克斯特为例。在一集中，德克斯特浪费了做作业的时间，所以他发明了一种装置，以便在夜间学习法语。第二天他醒来时，只会说法语。睡眠学习的想法不仅仅是现代发明。它也出现在藏传佛教徒数百年历史的心理训练实践中；在睡眠期间低语的信息旨在帮助僧侣认识到梦境中的事件是虚幻的。

每个人都知道，当我们休息良好时，我们学得更好。然而，大多数人断然否定了睡眠学习的概念。然而，一系列新的神经科学发现使情况变得复杂，表明学习的关键部分发生在睡眠期间：最近形成的记忆在夜间重新浮现，这种回放可以帮助加强它们，从而使至少一部分记忆能够被终生记住。

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一些研究甚至探讨了是否可以操纵睡眠来增强学习。他们揭示，睡眠增强白天记忆的程序可以通过声音和气味来增强。啮齿动物的结果甚至证明了一种原始形式的记忆植入：研究人员在动物睡觉时使用电刺激，教会它们醒来后应该去哪里。赫胥黎想象中的睡眠教育版本，即在夜间逐字吸收整篇文章，仍然被降级到他 1932 年经典著作的页面中。但现在的实验表明，当一个人沉浸在沉睡中时，有可能修改记忆，从而为一门新的睡眠学习科学奠定基础。

心理电话

为了使这些技术奏效，科学家们必须探索当意识似乎在进行当之无愧的休息时，信息是如何被吸收的。大约在赫胥黎创作《美丽新世界》的时候，对干预睡眠可能性的严肃探索已经开始。1927 年，纽约人阿洛伊斯·B·萨利格发明了一种“自动定时控制暗示机”，他将其作为“心理电话”进行销售，以便在夜间重播录制的信息。该装置似乎唤起了赫胥黎想象中的技术，只是用户而不是国家可以选择要播放的信息。

在萨利格的发明之后，在 20 世纪 30 年代和 40 年代，出现了记录睡眠学习明显例子的研究。劳伦斯·勒山于 1942 年在威廉与玛丽学院发表的一篇论文详细介绍了一项实验，研究人员参观了一个夏令营，那里许多男孩都有咬指甲的习惯。在一个 20 名这样的男孩睡觉的房间里，勒山使用一台便携式留声机播放一个声音，重复一句话：“我的指甲味道非常苦。” 这句话每晚重复 300 次，从入睡后 150 分钟开始。实验持续了 54 个连续的夜晚。在夏令营的最后两周，留声机坏了，所以勇敢的勒山亲自说了这句话。20 名男孩中有 8 名停止咬指甲，而另外 20 名没有接触录音的男孩中，没有人这样做。然而，这些早期的努力并没有使用生理监测来验证男孩们是否真的睡着了，因此结果仍然值得怀疑。

整个领域在 1956 年遭受了严重打击，当时兰德公司的两位科学家使用脑电图 (EEG) 记录了睡眠研究参与者睡觉时听到的 96 个问题和答案。（一个例子：“尤利西斯·S·格兰特在战争前在哪种商店工作？” 答案：“五金店。”）第二天，只有当睡眠者表现出觉醒迹象时呈现的信息才能回忆起正确的答案。这些结果导致了该领域持续 50 年的转变，因为研究人员开始对睡眠学习作为一种可行现象失去信心：这些实验的参与者似乎只有在信息呈现给他们时并没有真正睡着的情况下才能学习。

这段时间的大多数科学家倾向于避开睡眠学习这个话题，尽管少数研究人员确实努力询问睡眠是否有助于记住新信息。一项典型的研究方案探讨了通宵睡眠剥夺是否会影响学习新事物后第二天的回忆。另一项研究询问了午睡后回忆是否比清醒状态下花费相同时间后更好。

各种混杂因素可能会干扰此类研究。例如，睡眠剥夺的压力会损害认知功能，从而降低记忆回忆。最终，认知神经科学家开始通过汇集来自多种研究方法的证据来应对这些挑战。大量的证据逐渐积累，证实睡眠是恢复白天获得的记忆的一种手段，重新开启了睡眠与记忆之间作为合法科学研究领域的联系。

许多接受挑战的研究人员专注于快速眼动 (REM) 睡眠，这是做梦最频繁和最生动的时期。指导性假设认为，大脑夜间对记忆的处理将与做梦有关，但明确的数据并未出现。1983 年，两位著名的科学家——格雷姆·米奇森和弗朗西斯·克里克（都不是心理学家）——甚至推测快速眼动睡眠是为了遗忘。同样，威斯康星大学麦迪逊分校的朱利奥·托诺尼和基亚拉·奇雷利提出，睡眠可能是削弱脑细胞之间联系的时间，从而更容易在第二天获取新信息。

一些研究人员没有关注快速眼动睡眠，而是将注意力集中在慢波睡眠 (SWS) 上，这是一个没有快速眼动的深度睡眠时期。2007 年，时任德国吕贝克大学的比约恩·拉施和他的同事让人们学习一组物体的位置，同时闻到玫瑰的气味，为睡眠实验做准备。后来，在实验室的床上，睡眠研究参与者再次遇到了相同的气味，电记录证实了一个睡眠阶段或另一个睡眠阶段。气味激活了海马体，海马体是大脑中对于学习导航周围环境和存储新知识至关重要的区域。醒来后，参与者更准确地回忆起位置——但仅在慢波（而非快速眼动）睡眠期间发出的气味提示之后。

定向记忆再激活

2009 年，我们的实验室通过使用声音代替气味扩展了这种方法。我们发现，在慢波睡眠期间播放的声音可以提高对我们选择的单个物体的回忆（而不是像气味研究中那样回忆整个物体集合）。在我们的程序（称为定向记忆再激活或 TMR）中，我们首先教会人们 50 个物体的位置。他们可能会学习将一只猫放在计算机屏幕上的一个指定位置，将一个茶壶放在另一个位置。同时，他们会听到相应的声音（猫的喵喵声，水壶的哨声等等）。

在这个学习阶段之后，参与者在我们实验室的舒适场所小睡。我们监测了放置在头部电极的脑电图记录，以验证每个人都睡得很熟。这些记录提供了关于大脑外层（大脑皮层）神经元网络同步活动的有趣数据，这些活动与记忆再激活有关[见上方图表]。当我们检测到慢波睡眠时，我们播放了喵喵声、哨声和与学习阶段中一部分物体相关的其他声音。声音播放得很轻柔，不比背景噪音大多少，因此睡眠者没有醒来。

醒来后，人们回忆起睡眠期间提示的位置比没有在睡眠期间提示的位置更好。无论在这些实验中使用声音还是气味作为提示，它们显然都触发了空间记忆的再激活，从而减少了遗忘。

起初，我们使用的听觉程序备受争议。睡眠研究人员普遍认为，除了嗅觉之外，皮层中的感觉回路在睡眠期间基本上是关闭的。我们没有被这种正统观点所动摇。相反，我们追随我们的直觉，即重复播放柔和的声音可能会影响睡眠中的大脑，并产生最近存储记忆的变化。

事实上，在随后的许多研究中也发现了相同的记忆益处。一种称为功能性磁共振成像的技术突出了哪些大脑区域参与了 TMR，而脑电图结果突出了特定脑震荡的重要性。2018 年发表的两篇论文——一篇是英国约克大学的斯科特·凯尔尼及其同事的论文，另一篇是普林斯顿大学的詹姆斯·安东尼及其同事的论文——将一种震荡（睡眠纺锤波）与 TMR 的记忆益处联系起来。

除了增强空间记忆外，这些程序还有助于提高其他环境下的回忆。TMR 可以帮助掌握键盘旋律和学习新词汇或语法规则。该技术还可以帮助进行更简单的学习类型，例如调整一个人的身体意象。在条件反射实验中，TMR 改变了先前对刺激的自动反应的学习，这种反应是由早期将该刺激与电击配对引起的。正在进行的研究正在检查其他类型的回忆，例如在初次见面时将姓名与面孔联系起来。

随着技术的进步，应测试 TMR 是否可以帮助治疗各种疾病、减少成瘾或加速疾病康复。我们的实验室与西北大学神经学家马克·斯卢茨基一起，目前正在测试一种新颖的康复程序，用于恢复中风后手臂运动能力。提示声音被纳入治疗的一部分，并在睡眠期间重播，以尝试加速重新学习失去的运动。前景似乎很有希望，因为 TMR 可以改变健康个体中类似的运动学习形式。

学习法语怎么样？

已证实的增强记忆能力提出了一个问题，即是否可以在入睡后将新信息加载到人的大脑中，这项技术引发了《美丽新世界》所提出的思想控制的伦理幽灵。然而，想象一下记忆可以偷偷地创造出来是否太过分了？

尽管多年来对这种猜想的正统回应一直是不合格的否定，但以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的安纳特·阿齐及其同事的研究证明了使用气味创造相对简单的记忆。在一项实验中，研究人员成功地降低了渴望戒烟的吸烟者对烟草的渴望。在睡眠时，研究参与者接触到两种气味，香烟烟雾和腐烂的鱼。在接下来的一周里，那些闻到两种气味混合物的人吸烟量减少了 30%，显然他们已经习惯将吸烟与令人厌恶的鱼腥味联系起来。

获得更复杂的记忆并非易事，但过去十年的证据带来了诱人的希望。法国国家科学研究中心 (CNRS) 的卡里姆·本切内内及其同事展示了如何从字面上改变老鼠的思维。当他们开始工作时，本切内内和他的团队知道，当老鼠探索新环境时，当动物穿过围栏的特定部分时，称为位置细胞的神经元会放电。这些相同的神经元在睡眠期间再次放电，因为记忆显然被重放了。

研究人员在老鼠睡觉时，当位置细胞自发活动时，精确地刺激了老鼠大脑的奖励系统（内侧前脑束）。令人惊讶的是，老鼠随后在与受刺激的位置细胞相对应的位置花费了更多的时间，在醒来后直接前往那里。还需要更多的实验来理清是否在睡眠期间将完全形成的虚假记忆植入到老鼠体内，或者它们是否通过条件反射过程自动引导到这些地点，而没有更多关于它们为何被吸引到这些地点的知识。

2019 年，瑞士研究人员报告称，睡眠者可以获得新的口头知识，但这仅通过微妙的非意识手段显现出来。最近，我们展示了睡眠期间的情景学习，并完全回忆起了学习内容。在法国、德国、荷兰和美国的研究人员进行的多机构合作中，我们使用了一种 TMR 方法的变体来鼓励清醒梦——这是一种人们在梦境中意识到自己正在做梦的状态。然后我们证明，人们可以理解来自这些梦境中的轻声提问，并通过眨眼、呼吸或面部肌肉的细微抽搐来发出正确的答案。有时，这些实验中的人们醒来后能够回忆起他们梦境问答的部分内容。这些罕见的事件令人信服地记录了完全在睡眠期间体验到的全面学习。

睡眠黑客的界限可能会继续扩大，但这项研究已经确定，学习的正常组成部分在夜间离线状态下继续进行。睡眠不仅对于帮助人们保持警觉和精神焕发是必要的，而且对于加强最初在清醒时获得的记忆也是必要的。我们仍然需要更多地了解离线记忆处理。进一步的工作必须确定睡眠如何帮助学习，以及哪些大脑机制被用来保存最有价值的记忆。同样重要的是要更多地了解不良或不足睡眠的危害，这些危害可能受到各种生活压力、某些疾病或衰老经历的影响。

当时在西北大学的卡门·韦斯特伯格领导的一项研究指出了期望的方向。韦斯特伯格测试了患有记忆功能障碍（通常先于阿尔茨海默病）的患者——遗忘性轻度认知障碍。结果记录了不良睡眠与在间隔一夜的延迟后回忆信息能力下降之间的联系。

所有这些知识可能有助于创建睡眠学习程序，以保存记忆、加速新知识的获取，甚至改变吸烟等坏习惯。展望未来，科学家们可能还会探索我们是否可以控制我们的梦境，这可能会带来噩梦疗法、基于睡眠的问题解决，甚至可能是休闲的梦境旅行。在一种已经提供腕式睡眠追踪器和邮购基因测试的文化中，我们可以开始思考将日常休息时间转化为富有成效的努力的新方法——对某些人来说，这是一个令人不寒而栗的前景，对另一些人来说，这是另一个受欢迎的自我提升机会。