利用睡眠提升學習力

利用睡眠提升學習力

陽明大學腦科學研究所博士後研究員/賴俊廷博士
    面對講求效率學習的時代,許多青年學子常常以徹夜念書來獲得良好的學業成績,在校學生們也常在期中或期末考前熬夜衝刺,但是筆者在這邊告訴大家,如果你想要學會真的知識而不只是要記得書本上的內容,懇請大家千萬不要熬夜念書。因為熬夜不睡覺所學會或記下的知識,很快就會遺忘,我們就來聊聊,科學家怎麼觀察到睡眠在大腦扮演的角色,以及如何利用睡眠來幫助學習。

 

大家知道嗎?當我們睡覺時大腦依然忙碌。如果從睡眠時的腦波特徵來看,睡眠可區分為非快速動眼睡眠 (non-rapid eye movement sleep,簡稱NREM 睡眠)與快速動眼睡眠 (rapid eye movement sleep,簡稱REM 睡眠)。以一般成年人來說,一個非快速動眼睡眠期之後,就會接著一個快速動眼睡眠期,稱之為一個「睡眠週期」,大約是90分鐘(非快速動眼睡眠期約 60-70分鐘,而快速動眼睡眠期則是20-30分鐘)。
請大家記得,一個「非快速動眼睡眠」接著一個「快速動眼睡眠」的規則,接著我們來聊聊,大腦是如何運用這樣的規則來幫助我們學習。
以簡單的電腦運作規則來比喻,白天上課學習而來的知識對大腦來說是新的事物(因此還未有明確的儲存地點),大腦會選擇將新的知識學習放在相似的事物和規則之中,所以,剛學得的資訊透過大腦的過去經驗和法則,暫時先放在「短期記憶」之中,就如同電腦中的快閃記憶體 (Flash memory) 在電力供應充足的情況下可以快速的處理和複寫。

 

我們學習時的專注時間就像是大腦的電力維持過程,也因此相當耗能,所以不可能長時間地維持專注學習。那麼,大腦是如何把學習的短期記憶轉換成長期的學習成果呢?
當我們進入深層睡眠,一開始出現的是腦波較為緩慢的「慢波睡眠」(非快速動眼睡眠期的最後一個階段),此時會將有意義的學習內容經過大範圍的腦波震動,將不重要的資訊從大腦中清除,選擇留下大腦認為重要且重複性的知識;到了快速動眼睡眠期,則透過快速和主動的刺激再將已習得的知識連結再強化,所以「清除/再強化」這個往返性週期的睡眠循環,就像我們把學會的知識轉存到硬碟一樣。
神經的連結強化是我們是否學會新技能的關鍵,而睡眠在大腦的運作機制就像電腦在進行資料重整和堆放,會找尋適當的編碼和儲存空間後,存放到硬碟區塊,也就是轉換成了長期記憶。對於這個機制有興趣的讀者,歡迎持續關注之後相關的文章介紹。

 

對於一般讀者們而言,可能會認為學習和記憶這兩者意義很類似,但對筆者來說兩者仍有所不同。學生在課堂上所學到的知識,若僅使用在考試中把知識做文字化的描述,對我而言仍只是大腦的記憶。我認為所謂的「學習」,是當知識內化之後,大腦會將所學習到的知識進一步應用出來。大腦能夠將所學搭配過去習得的知識,並再次以新的形態呈現,我認為這才是成功的學習。
所以,在此提醒需要學習新事物的讀者們,睡眠能讓大腦有整理所學知識的時間,將有意義的知識存入,並將不需要的資訊消除,所以為了讓學習效果能長時間存在我們的大腦中,在一天的辛苦學習後,請好好睡覺,讓學習效益更加提升。

 

參考文獻:
  1. Klinzing JG, Niethard N and Born J. Mechanisms of systems memory consolidation during sleep. Nat Neurosci. 2019;22:1598-1610.
  2. Ackermann S and Rasch B. Differential effects of non-REM and REM sleep on memory consolidation? Curr Neurol Neurosci Rep. 2014;14:430.