“打个盹”可以防止精力耗尽;早上的睡眠完善了一项技能

越来越多的证据表明，睡眠——即使是小憩——似乎能增强信息处理和学习能力。NIMH的授权人Alan Hobson医学博士，Robert Stickgold博士和哈佛大学的同事们的新实验表明，中午小睡可以逆转信息过载，在学习一项运动技能方面，一夜之间20%的提高很大程度上与一些早起的人可能错过的晚睡阶段有关。总的来说，他们的研究表明，大脑利用晚上的睡眠来巩固白天学到的习惯、行动和技能的记忆。

底线是:我们不应该因为在工作时“打个盹”或在钢琴独奏会的前一晚打个盹而感到内疚。

在2002年7月的《自然神经科学》杂志上，萨拉·梅德尼克博士、斯蒂克戈尔德和同事们证明，随着一天训练的进行，“精疲力竭”——恼怒、沮丧和智力任务表现较差——会出现。受试者执行一项视觉任务，在电脑屏幕左下角的水平条背景下报告三个对角线的水平或垂直方向。在每天四次的练习过程中，他们在这项任务上的分数恶化了。让受试者在第二次测试后小睡30分钟，可以防止进一步恶化，而1小时的小睡实际上可以让第三次和第四次测试的表现恢复到早上的水平。

研究人员怀疑，这种疲劳只是局限于参与这项任务的大脑视觉系统回路，而不是普遍的疲劳。为了找到答案，他们在第四次练习中，将任务的位置切换到电脑屏幕的右下角，从而使用了一套新的神经回路。正如预期的那样，受试者没有感到精疲力竭，表现与他们在第一次测试或小睡后的表现一样好。

这使得研究人员提出，视觉皮层中的神经网络“通过重复测试逐渐被信息饱和，阻止了进一步的感知处理。”他们认为精疲力竭可能是大脑“保存已处理但尚未通过睡眠巩固为记忆的信息的机制”。

那么小睡会有什么帮助呢?在打盹时监测到的脑和眼电活动记录显示，1小时以上的午睡所包含的深度睡眠或慢波睡眠和快速眼动(REM)睡眠是半小时的四倍多。午睡时间较长的受试者在测试当天处于慢波睡眠状态的时间也明显多于没有练习的“基线”一天。哈佛大学研究小组此前的研究发现，在同一感知任务中，夜间记忆的巩固和改善与夜间第一季度的慢波睡眠和最后一季度的快速眼动睡眠有关。由于午睡几乎没有足够的时间来形成后一个清晨的快速眼动睡眠效应，慢波睡眠效应似乎是倦怠的解药。

研究人员表示，在慢波睡眠期间，参与这项任务的神经网络通过“皮层可塑性机制”得以更新。“慢波睡眠是依赖经验的长期学习的初始处理阶段，也是恢复知觉表现的关键阶段。”

哈佛大学的研究小组现在已经将他们早期发现的睡眠在增强感知任务学习中的作用扩展到运动技能任务。马修·沃克博士、霍布森、斯蒂克戈尔德和他的同事在2002年7月3日的《神经元》杂志上报告说，夜间手指敲击任务中20%的速度提高主要是由于醒来前两个小时的第二阶段非快速眼动睡眠(NREM)。

在这项研究之前，人们已经知道，在训练之后的至少一天内，学习运动技能的人会继续提高。例如，音乐家、舞蹈家和运动员经常报告说，即使他们没有练习一两天，他们的表现也有了提高。但直到现在，还不清楚这是否可以归因于特定的睡眠状态，而不是简单的时间流逝。

在这项研究中，62个右撇子被要求在30秒内用左手尽可能快速准确地输入一个数字序列(4-1-3-2-4)。手指的每一次敲击都被记录为电脑屏幕上的一个白点，而不是输入的数字，因此受试者不知道他们的表现有多准确。12次这样的测试被30秒的休息时间隔开，组成了一个训练课程，根据速度和准确性评分。

不管他们是在早上还是晚上训练，通过简单地重复任务，受试者平均提高了近60%，其中大部分的提高都发生在最初的几次试验中。一组在早上进行训练并保持清醒12小时后进行测试，结果显示没有明显改善。但在一晚睡眠后进行测试时，他们的表现提高了近19%。另一组在晚上训练的人在一晚睡眠后得分提高了20.5%，但在再清醒12小时后仅提高了微不足道的2%。为了排除清醒时的运动技能活动可能会干扰记忆巩固任务的可能性，另一组人甚至戴了一天的连指手套，以防止熟练的手指运动。他们的进步几乎可以忽略不计，直到他们睡了一整晚，分数才飙升了近20%。

睡眠实验室对12名在晚上10点进行训练的受试者的监测显示，他们的表现改善与他们在晚上第四季度获得的第二阶段非快速眼动睡眠的数量成正比。尽管这一阶段占整个晚上睡眠的一半，Walker说他和他的同事对第二阶段NREM在增强运动任务的学习中所起的关键作用感到惊讶，因为REM和慢波睡眠在感知任务的夜间学习中起到了类似的改善作用。

他们推测，睡眠可能通过被称为“纺锤波”的同步神经元强烈放电增强运动技能学习，这是清晨非快速眼动睡眠第二阶段的特征。这些纺锤波主要分布在大脑中心周围，尤其是靠近运动区，被认为是通过触发钙离子涌入皮层细胞来促进新的神经连接。研究发现，在完成一项运动任务后，纺锤波会增加。

这项新发现对学习运动、乐器或发展艺术运动控制能力有一定的意义。研究人员指出:“所有这些学习新动作的过程可能需要睡眠，才能体现出练习的最大益处。”由于一整晚的睡眠是经历第二阶段NREM睡眠关键的最后两个小时的先决条件，“现代生活对睡眠时间的侵蚀可能会减少你的大脑的一些学习潜力，”沃克补充说。

研究结果还强调了为什么睡眠可能对大脑运动系统受到损伤后恢复功能的学习很重要，比如中风。它们也可能有助于解释为什么婴儿睡这么多。“他们的学习强度可能会驱动大脑对大量睡眠的渴望，”沃克说。

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