在学习一些很难领悟、必须很大功夫才啃下来的知识点的时候会有一种这样的感觉,前一天晚上隐约感到摸到了门路,隐约想请了一些解决思路,睡一觉以后,第二天再来看同样的内容时,就觉得思路已经相对比较清晰了……而且这种现象发生了不止一次。为什么会产生这样的现象呢?睡觉的时候,大脑自动帮忙整理了思考的问题吗?
是的。
故事得从1865年说起,化学家奥古斯特·凯库勒做了一个奇怪的梦:他梦到一只蛇在咬自己的尾巴形成了一个环。和当时的许多有机化学家一样,凯库勒也在研究苯的结构。正是这个奇怪的梦帮助他使他意识到苯的结构是一个环,而这个梦则是源于他经年累月对碳碳键的研究。
虽然这个梦的真假多有争议,但这种凯库勒式的解决问题的办法很多人可能都或多或少地似曾相识。那是因为当我们睡觉时,大脑仍然工作繁忙:加工白天所获得的信息。大脑会梳理最近形成的记忆,巩固、复制整合信息,使它们变得更有用。睡眠可以使记忆免受其他信息的干扰,实现更有效的回忆。睡眠不仅会加强记忆,也让大脑筛选最近形成的记忆,有选择的保留记忆。
在20世纪50年代之前,科学家们都认为睡觉时我们的大脑是不工作的,也就是说,我们之所以会遗忘是因为新的信息进入大脑,已有的记忆被赶出去,而睡觉时没有信息进入所以我们不会遗忘太多信息。
直到1953年,科学家 Aserinsky和 Kleitman在 <Science> 发表文章,指出睡眠周期是90分钟,每隔90分钟会出现快速眼动,在快速眼动睡眠 (REM sleep) 期间,我们的脑电波和清醒时状态相似。
在接下来的时间内,又有神经科学家发现在REM期之间也就是慢波睡眠期,大量神经元以每秒1-4次的节奏放电。所以人在睡觉时大脑并没有休息。
1994年,我们对睡眠与记忆的理解才有了一个转折点,通过对一组受试者进行一个快速分辨物体的测试,发现睡眠可以使他们表现更好,当他们被剥夺睡眠时,这种情况就消失了。随后又有实验证明快速眼动睡眠和慢波睡眠在这一测试中同样重要。
2006年,又有研究发现睡眠有巩固记忆的能力。首先,他们训练受试者使其以A-B模式记住一对词,然后让部分受试者睡觉,之后所有人以A-C模式学习记忆成对单词,不出所料,睡觉的受试者记住更多A-B模式的单词组,而面对A-C词组的干扰,睡觉的受试者对A-B词组有更稳固的记忆,这就说明睡眠改变了我们的记忆,使其更抗干扰。
接下来的研究更加有意思,他们发现睡眠不仅仅有利于巩固记忆,还可以对记忆进行筛选。科学家让受试者看一组让人不愉快或者感情中立的图片,受试者睡觉后测试他们的记忆发现,对于能唤起情绪的图片受试者们记忆深刻,反之则出现遗忘。
下图是一个迷宫,小鼠被训练走迷宫来获得食物,与此同时小鼠大脑的放电模式被记录下来。小鼠海马中不同的定位细胞的放电绘制成了一幅路线图。科学家可以通过观察定位细胞的放电来获知训练老鼠走迷宫的进展。有意思的是,科学家们发现小鼠在睡觉时定位细胞还在以白天走迷宫的模式放电。睡觉时,我们的大脑也在有选择地重复一些困难的任务,科学家们使用功能性核磁成像fMRI验证了这一结论。
最近的研究又有新发现,睡觉时大脑会对新形成的记忆进行整合分析,帮助解决问题,产生新的信息(下图)。
(本文原载于知乎 作者匿名)