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人在睡眠狀態(tài)下具有學(xué)習(xí)能力:可識(shí)別氣味

2017/8/11 8:00:20 來(lái)源:新浪科技 作者:葉傾城 責(zé)編:馬卡

北京時(shí)間8月10日消息,據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,人類可以在快速眼動(dòng)睡眠(REM)中記憶新的感官信息,但是這種學(xué)習(xí)能力在深度、慢波睡眠狀態(tài)中被抑制。

長(zhǎng)期以來(lái),科學(xué)家一直思考為什么我們需要睡眠,盡管睡眠現(xiàn)象在動(dòng)物王國(guó)中無(wú)處不在,睡眠的確切作用仍是一個(gè)未解之謎。雖然多項(xiàng)研究表明,嚙齒類動(dòng)物和人類有助于鞏固以前學(xué)習(xí)的記憶,而問題在于睡眠時(shí)是否能學(xué)到新的信息。8月8日發(fā)表在《自然通訊》的一項(xiàng)研究報(bào)告顯示,睡眠狀態(tài)下大腦可以學(xué)習(xí)新的信息,但只在快速眼動(dòng)睡眠階段,這一階段通常是造夢(mèng)時(shí)間。

未參加這項(xiàng)研究的荷蘭拉德堡德大學(xué)博士后研究生托馬斯·施賴納(Thomas Schreiner)說:“當(dāng)前最有趣的一個(gè)研究結(jié)果是,編碼感官記憶是特定于某些睡眠階段的。雖然研究報(bào)告作者在睡眠期間描繪了神經(jīng)狀況的第一步,但顯然需要更多的研究來(lái)闡明這些過程的神經(jīng)基礎(chǔ)?!?/p>

為了評(píng)估人們?cè)谒邥r(shí)的學(xué)習(xí)能力,研究人員在參與者睡眠白噪音狀態(tài)下加入了各種聲音模式,該研究報(bào)告合著作者、巴黎西德·庫(kù)韋德爾實(shí)驗(yàn)室博士生托馬斯·安德里隆(Thomas Andrillon)說:“我們決定使用白噪音是因?yàn)檫@是一個(gè)非常復(fù)雜的例子,我們感興趣的是,在睡眠狀態(tài)下是否可以進(jìn)行復(fù)雜的自動(dòng)學(xué)習(xí)?!卑自胍簦且环N功率頻譜密度為常數(shù)的隨機(jī)信號(hào)或隨機(jī)過程。換句話說,此信號(hào)在各個(gè)頻段上的功率是一樣的,由于白光是由各種頻率(顏色)的單色光混合而成,因而此信號(hào)的這種具有平坦功率譜的性質(zhì)被稱作是“白色的”,此信號(hào)也因此被稱作白噪音。

安德里隆和同事在睡眠狀態(tài)下對(duì)20名健康志愿者進(jìn)行了腦電圖、電眼造影和肌電圖監(jiān)控,整個(gè)晚上,研究人員在清醒狀態(tài)、快速眼動(dòng)睡眠和非快速眼動(dòng)睡眠中引入一系列新的聲音序列,第二天早上,研究小組測(cè)試了參與者在不同睡眠階段聽到聲音模式的識(shí)別能力。

安德里隆說:“我們發(fā)現(xiàn)在快速眼動(dòng)睡眠下引入新的聲音序列,將顯著提高聲音識(shí)別能力,這一結(jié)果令我們感興趣的是,我們發(fā)現(xiàn)參與者在非快速眼動(dòng)睡眠下識(shí)別新聲音序列能力較差?!?/p>

在對(duì)參與者睡眠中腦電波信號(hào)的進(jìn)一步分析中,研究人員發(fā)現(xiàn)在非快速眼動(dòng)睡眠較淺階段下腦電波的學(xué)習(xí)能力,非快速眼動(dòng)睡眠較深階段缺少這種學(xué)習(xí)能力,這表明這個(gè)階段出現(xiàn)學(xué)習(xí)能力抑制。

安德里隆說:“這項(xiàng)研究結(jié)果將有助于解決記憶中睡眠作用的兩種不同理論。”一方面,科學(xué)家認(rèn)為睡眠有助于增強(qiáng)記憶,該理論是基于多項(xiàng)觀察研究得出的,但是這些研究多數(shù)是在嚙齒類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中獲得的。結(jié)果表明,睡眠狀態(tài)下的大腦通過重新激活前一天學(xué)習(xí)任務(wù)的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)來(lái)強(qiáng)化記憶。

另一方面,科學(xué)家認(rèn)為睡眠有助于維持體內(nèi)平衡,釋放大腦有限資源。研究人員假設(shè),打盹通過減少突觸連接將幫助大腦遺忘一些信息,導(dǎo)致微弱信息鏈接消失,同時(shí),僅保留最牢固的信息鏈接。

瑞士伯爾尼精神病服務(wù)大學(xué)教授克里斯托夫·尼森(Christoph Nissen)說:“這兩個(gè)觀點(diǎn)在很大程度上是對(duì)立的,基本上講這項(xiàng)研究是記憶力增強(qiáng)或者降低,這主要取決于大腦狀態(tài)。”

德國(guó)賓根大學(xué)神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家賈恩·伯恩(Jan Born)指出,這項(xiàng)研究提供令人信服的證據(jù),當(dāng)某人可能改變睡眠狀態(tài)時(shí),對(duì)他進(jìn)行聲學(xué)刺激,人們可以在快速眼動(dòng)睡眠狀態(tài)下獲得新的知識(shí)信息,這意味著科學(xué)家無(wú)法確定在快速眼動(dòng)速度階段大腦處于學(xué)習(xí)狀態(tài),或者大腦進(jìn)入一種局部清醒模式。

安德里隆稱,到目前為止,我們還不能確定這是否適用于其它更有趣的記憶,比如學(xué)習(xí)一門新的語(yǔ)言。雖然其它研究發(fā)現(xiàn)人類在睡眠能識(shí)別氣味,但多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)睡眠狀態(tài)下的大腦無(wú)法學(xué)習(xí)更復(fù)雜的記憶。這項(xiàng)最新研究會(huì)產(chǎn)生更廣泛的影響,尤其是嘗試操縱睡眠狀態(tài),近年來(lái),商業(yè)公司開發(fā)研制一些設(shè)備用于記錄和改變?nèi)藗兊乃吡?xí)慣,理解人類睡眠狀態(tài)是非常重要的。

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