科学家们早就知道，良好的睡眠对我们学习新技能的能力有奇效。至于不同的睡眠阶段所扮演的角色则不太清楚。
特别是，对于快速眼动睡眠(REM)和非快速眼动睡眠(non-REM)的相关作用一直存在争议，REM是做梦最多的阶段，non-REM是无梦的。
现在，一项由位于罗德岛普罗维登斯市布朗大学认知、语言和心理科学系的心理学家进行的研究，提供了有助于解决这场争论的重要线索。
他们专注于视觉学习的实验表明，在学习新技能的过程中，并不是一个阶段比另一个阶段更重要，而是两个阶段都扮演着至关重要和互补的神经化学处理的角色。
他们发现，non-REM通过恢复灵活性提高了我们新习得技能的表现，而REM则稳定了这些成果，并防止它们被随后的学习所掩盖。
布朗大学的认知、语言和心理科学教授、通讯作者Yuka Sasaki说：“我希望这能帮助人们认识到，non-REM和REM对学习都很重要。”
大部分REM发生在睡眠的最后几个小时，因此这项发现强调了不缩短后期睡眠的重要性。当人们在晚上睡觉时，有很多睡眠周期。REM至少出现三次、四次、五次，尤其是在夜晚的晚些时候。
我们希望有大量的REM来帮助我们更有力地记忆，所以我们不应该缩短睡眠时间。
这项研究发表在《自然神经科学》杂志上。
心理学家此前已经确定了睡眠对学习的两个明显好处。第一个好处，他们称之为“离线表现增益”，意思是睡觉前获得的学习能力在睡觉后得到增强，不需要任何额外的训练。第二个好处叫做“抗干扰能力”，它可以保护睡前学习的技能不被醒来后的学习所破坏或覆盖。为了同时获得这两种好处，需要在灵活性和稳定性之间进行权衡。
白天的学习包括形成新的突触(神经细胞之间的电连接)，以及通过反复使用强化现有的突触。
当我们睡觉时，大脑似乎更有效率地运作。根据一种主要的假设，它通过重新激活白天加强的突触来实现这一点，然后不加区分地降低或削弱它们。这能恢复大脑局部连接和更广泛网络的灵活性或可塑性，从而提高整体表现。
与此同时，在睡眠期间，大脑还必须稳定关键突触，以防止前一天所学的知识被新的学习经历所消除。
为了研究这些过程在睡眠时发生的情况，科学家们给志愿者们安排了一项标准的视觉学习任务。这包括识别字母和在两种不同的任务中出现在屏幕上的线条的方向：一种是睡觉前，一种是睡觉后。
这些字母和线条在一组志愿者的水平线条和另一组的垂直线条的固定背景下显示。然后，参与者们被允许把他们的头放在核磁共振扫描仪里睡觉90分钟。醒来后，他们被给予30分钟的时间让自己完全清醒，然后再执行同样的任务，但背景线的方向相反。
先前的研究表明，切换背景线的方向会干扰学习任务的表现。第三组志愿者在睡觉前和睡觉后都没有任何学习任务。
研究人员将电极粘在受试者的眼睑和头皮上，以检测他们何时进入不同的睡眠阶段。他们还使用了一种叫做磁共振光谱的技术来测量两种神经递质谷氨酸和伽马氨基丁酸(GABA)在大脑处理视觉信息部分的相对浓度。谷氨酸在大脑中传递兴奋性信号，而GABA传递抑制信号。
神经科学家认为，当谷氨酸浓度相对于GABA较高时，它反映了神经可塑性的增加，反之则表明稳定性的增加。
当科学家分析他们的结果时，他们发现可塑性在非快速眼动睡眠中增强，而非快速眼动睡眠与睡眠后任务表现的改善有关。有趣的是，在non-REM期间，可塑性增强了，甚至对那些没有任何学习任务的志愿者也是如此，这表明在大脑中有一个整体的流线化过程。在睡眠后期，在REM期间，学习任务的可塑性降到了清醒时的水平以下。
这个降低与前一天学习的稳定有关:它似乎能防止任何业绩增长的损失。换句话说，REM阶段可能使睡前学习对随后学习的干扰更具弹性。
与non-REM不同，REM中可塑性的急剧下降只出现在有学习任务的志愿者中。
这表明，在REM期间产生的稳定只集中在与学习这项任务有关的突触上。那些在90分钟的扫描仪中没有进入REM的参与者，他们的表现并没有从小睡中得到改善。
总的来说，研究结果表明这两个睡眠阶段对学习新事物都是必不可少的。
当我们的大脑处于“离线”状态时，non-REM会提高新学习任务的表现，但如果没有REM来稳定记忆，这些收获就会失去。
这项研究集中在大脑的一个特定部位，只涉及一种学习任务。Yuka Sasaki和她的团队希望研究是否同样的原则适用于一般的学习。此外，他们还想探究睡眠在激励学习时的作用。
她说：“之前，我们证明了奖励可以通过睡眠增强视觉学习，所以我们想了解这是如何运作的。”
“这很有野心，但也许我们可以将这项研究扩展到其他类型的学习，这样我们就能更好地记忆，更好地发展运动学习、视觉技能和创造力。”
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