睡眠可以強化哪些方面的記憶?為什麼經常有一覺醒來忘記前夜新學知識的體驗? | 知乎問答精選

 

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睡眠可以強化哪些方面的記憶?為什麼經常有一覺醒來忘記前夜新學知識的體驗?

2018年02月24日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 20 ℃ 次

【OWWTRL的回答(9票)】:

謝@劉柯邀…這個問題也很大,不能很確定的說哪些方面的記憶,一方面,神經科學研究對記憶的分類並不是我們日常想的那樣,已知睡眠對『陳述性記憶』是有益的,wiki說『陳述性記憶指的是能夠明確想起某個事件或事實的一種記憶』,這裡包括的內容非常多,比如你說的知識點記憶,另一方面,研究睡眠和記憶的關係很多是從睡眠剝奪的影響著手,未必符合題干中睡眠強化記憶的思路。

概括起來,慢波睡眠期(Slow-wave sleep)陳述性記憶(Declarative memory)得到增強,快速眼動睡眠期(Rapid eye movement sleep)程序記憶(內隱記憶,Implicit memory)得到增強。(對於術語有興趣可以自行點開其中的英文wiki鏈接)

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在回答問題之前,首先還是要對睡眠和記憶這兩個非常複雜的背景有點瞭解,包括若干的術語簡介。

1 監測睡眠的辦法

  • 多導睡眠描記法(PSG),可以監測睡眠時間、睡眠效率、清醒以及各種身體功能包括大腦活動(通過EEG監測)、眼動(EOG)、肌肉運動(EMG)、心率(ECG)等。
  • 腕動計(Actigraphy),非侵入式測量,只能記錄運動。

2 睡眠週期

之前在『達芬奇睡眠,真的那麼神奇嗎? - OWWTRL 的回答』有關於睡眠週期的介紹:

根據腦電波、眼動、以及EMG記錄骨骼肌活動可以將睡眠分成幾個階段,一個睡眠週期大概在90分鐘。一般來說,哺乳動物的睡眠可以分為快速眼動睡眠期(REM)和非快速眼動睡眠期(NREM)兩大類,隨著夜間睡眠週期的重複,REM的時間會變長,而NREM也可以細分成N1, N2, N3,其中N3也稱為Delta sleep or Slow-wave sleep(SWS),一個完整睡眠週期是N1 - N2 - N3 - N2 - REM。[1]

下圖是一個簡單的睡眠週期示意圖,紅色的部分(Stage 1)代表快速眼動睡眠。

3 和記憶相關的術語

穩定 vs. 增強

穩定是指記憶在大腦中建立了一個弱的連接,白天也會發生;增強是指通過排練,連接得到強化,和其他相關記憶關聯的過程,使「回想」更有效率,一般只有在夜間睡眠時發生。[2]

睡眠中的大腦活動可以分成兩種:使用相關和經歷相關。使用相關的大腦活動是指在睡眠之前清醒時的大腦活動,不管你有沒有學習新東西都不會改變這種大腦活動。而經歷相關的大腦活動可能是由於你在新環境、學習新知識等,這一部分大腦活動有助於記憶的鞏固和增強(這對設計實驗非常重要)。[3]

鞏固

就是將開始不穩定的記憶,更加有效、穩定編碼,使其不易於受干擾,這個過程是大腦各個層面自動發生的,睡眠也參與協助這一過程。[4]

再鞏固

已經鞏固的記憶進行回想/檢索,可能受到之後接受信息的影響。[5]

4 衡量記憶的方法

  • 行為衡量 這裡包括了很多和記憶相關的經典任務模型,比如讓你看一些圖片或者文字,再進行識別/認錯,大概就是這類。
  • 神經影像衡量 可以監測到大腦各種信息,比如使用功能成像可以觀察代謝,包括PET,fMRI等。

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陳述性記憶

陳述性記憶也叫外顯記憶,具體可以分為語義記憶和情節記憶。這裡有大量關於睡眠剝奪對於臨時記憶和學習的影響的研究,既然不符合題干,我就略過吧。

需要指出的是,在經過隱學習(implicit learning,無意識的學習)後,慢波睡眠活動增加了25%,而這一階段的睡眠助於提升學習表現(如下圖)。[6]

程序記憶

程序記憶也叫內隱記憶,是無意識地從之前日常生活場景經歷中獲得的記憶,包括學習自行車、打字、游泳、唱歌等等,一旦內化非常持久。同上,大量關於睡眠剝奪的研究在此處不贅述。

在訓練後的快速眼動睡眠期給小鼠中腦網狀結構一個輕微電刺激可以有助其在走迷宮試驗中表現更好。[7]

最後還是放一個結論吧,慢波睡眠期陳述性記憶得到增強,快速眼動睡眠期程序記憶得到增強。

Relevant Readings

[1] Mowzoon, N et al. "Neurology of Sleep Disorders." Neurology Board Review: An Illustrated Guide. 2007;720-722.

[2] Walker, Matthew P., and Robert Stickgold. "Sleep, memory and plasticity." Neuroscience and Psychoanalysis 1 (2014): 93.

[3] Maquet, Pierre. "The role of sleep in learning and memory." Science294.5544 (2001): 1048-1052.

[4] Walker, M. P., et al. "Sleep-dependent motor memory plasticity in the human brain." Neuroscience 133.4 (2005): 911-917.

[5] Stickgold, Robert, and Matthew P. Walker. "Sleep-dependent memory consolidation and reconsolidation." Sleep medicine 8.4 (2007): 331-343.

[6] Huber, Reto, et al. "Local sleep and learning." Nature430.6995 (2004): 78-81.

[7] Hennevin, Elizabeth, Bernard Hars, and Vincent Bloch. "Improvement of learning by mesencephalic reticular stimulation during postlearning paradoxical sleep." Behavioral and neural biology 51.3 (1989): 291-306.

標籤:-神經科學 -睡眠


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