睡眠可以帮助大脑整理白天学过的知识吗？

文/海马（知乎）

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首先回答题主，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。

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 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。

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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。

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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）。

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以上。

Relevant Readings

[1] Djonlagic, I., Rosenfeld, A., Shohamy, D., Myers, C., Gluck, M., & Stickgold, R. (2009). Sleep enhances category learning. Learning & Memory, 16(12), 751-755.

[2] Durrant, S. J., Cairney, S. A., & Lewis, P. A. (2013). Overnight consolidation aids the transfer of statistical knowledge from the medial temporal lobe to the striatum. Cerebral Cortex, 23(10), 2467-2478.

[3] Eichenbaum, H. (2007). To sleep, perchance to integrate. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(18), 7317-7318.

[4] Ellenbogen, J. M., Hu, P. T., Payne, J. D., Titone, D., & Walker, M. P. (2007). Human relational memory requires time and sleep. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(18), 7723-7728.

[5] Scullin, M. K., & McDaniel, M. A. (2010). Remembering to execute a goal sleep on it!. Psychological Science, 21(7), 1028-1035.

[6] Wamsley, E. J., Tucker, M., Payne, J. D., Benavides, J. A., & Stickgold, R. (2010). Dreaming of a learning task is associated with enhanced sleep-dependent memory consolidation. Current Biology, 20(9), 850-855.

来源邀稿：海马

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