何积惠 编译
梦中的声音和气味
处理气味的大脑区域直接同海马体相连接,大脑在形成记忆中起关键作用的正是这一部分。事实证明:入睡后受到香味薰染的参与者能回想起来的纸牌搭配,要比没有香味相伴的参与者来得多。
我们的大脑在睡眠中会发生什么,科学家近年来对此有了进一步的认识。“直到十年之前,多数人仍认为它没有什么值得深究的奥秘。”巴黎高等师范学校的认知神经科学家锡德·库韦德尔说。当时,研究人员利用脑电图发现,睡眠中大脑并没有完全“关机”。即使在我们失去意识的时候,它仍有一部分出人意料地处于活跃状态。睡眠中的大脑似乎会回顾和存储记忆,白天则时而通过回放来保留重要的信息。
记忆的巩固竟发生在睡眠期间,这一发现令不少人对能否借此控制这一过程萌发了好奇心。2007年,德国吕贝克大学的神经科学家扬·波恩及其同事对这一理念作了检验。他们邀请18名志愿者在快要就寝前做了一场记忆游戏。每个人一边嗅闻玫瑰花香,一边尝试记住电脑屏幕上15副纸牌所处的方位。然后,让他们在熟睡的同时继续沐浴于芳香的薰染,波恩预料这会提示他们对学习内容的记忆。
研究人员选择嗅觉作为提示媒介,是因为气味不会把我们从睡梦中唤醒,而且它和记忆密切相关。事实上,处理气味的大脑区域直接同海马体相连接,大脑在形成记忆中起关键作用的正是这一部分。事实证明:入睡后受到香味薰染的参与者能回想起来的纸牌搭配,果然要比没有香味相伴的参与者来得多。
读到这些研究报告,伊利诺斯州西北大学主管认知神经科学项目的肯·帕勒一度为之着迷。他希望探明用声响代替气味是否能取得同样的效果。他让志愿者们记住15幅图像在屏幕上的方位,每幅图像分别与一种特定的声响配对,如小猫的叫声或水壶的碰撞声。然后,让参与者小睡一会儿,其间帕勒团队将这些声音又悄悄给他们播放了一遍。他们苏醒后能回想起来的,是那些在他们睡着时播放了其声音的物体方位,其清晰程度要超过没有播放伴音的物体。
帕勒还进一步证明:那些通过《吉他英雄》等电子游戏学会弹奏简单乐曲的人,如果在他们沉睡时轻声为其播放那首曲子,他们醒来后就会演奏得更加娴熟。
记忆还有可能在睡眠期间受到外部提示的影响。2011年,波恩实验室的研究人员有了一个新发现。有些志愿者学会了一组词汇,相信它们在次日早晨的测验中会考到的,结果他们的表现要胜过那些没有被告知测验或是虽被告知却不曾睡觉的人。可见,只要预想到某段记忆对于未来有重要意义,就足以诱发睡眠中的大脑去回放和强化它。
在梦中改掉坏习惯
能否通过睡眠来擦掉不好的记忆或改掉一些不良习惯?一项实验是:让瘾君子睡着时一直闻到咸鱼的味道,说来让人难以置信,一星期后,这些瘾君子的抽烟频率降低了30%。
其实,睡眠中发生的不仅仅是学习。科学家们研究发现,气味或声响同样能帮助人们在睡眠时克服焦虑或恐惧。
美国西北大学的凯瑟琳·豪纳对于睡眠是否能擦掉坏记忆的研究已经取得了一定的进展。她对志愿者进行轻微的电击,让他们在嗅闻薄荷糖、柠檬或菠萝气味的同时观看人脸图像。等到参与实验者学会将某些脸容同痛苦相联系之后,则让他们在只闻气味——这次没有受到电击——的情况下入睡。对他们进行的观察表明,起初他们有焦虑的反应,如微微出汗等,但等他们苏醒以后,他们对图像的反应就不是那么焦虑了。经历了同样的过程但不曾入睡的志愿者却没有失去原有的恐惧感。
在睡眠中强化或削弱对特定记忆的保留是可能的。基于这一认识,有人开始对大脑在我们熟睡时不可能学习新信息的教条提出了质疑。实际上,上世纪50年代的科学家也许已触摸到问题的本质,近年来有两项实验印证了这一点。
首先,以色列魏兹曼科学院的安娜特·阿尔茨及其同事尝试在睡眠中教会人作一个简单的联想——把声响和气味联系起来。人们遇到好闻的气味都会不自觉地深呼吸,对于难闻的气味则不免嗤之以鼻。于是,阿尔茨和她的团队让睡眠中的志愿者聆听与好闻的气味(香薰剂或洗发香波)配对的音调,第二种音调则与难闻的气味(咸鱼或生肉)相配对。尽管志愿者对音调或气味都没有自觉的意识,但当他们醒过来听到与好闻的气味相联系的音调时都会深呼吸,听到其他音调则会嗤之以鼻,尽管现场其实没有什么气味。“我们可以在睡眠中学会一种联想,也可以在苏醒时重现这种联想。”阿尔茨说,“这项研究打开了索解那么多问题的大门。”
她的一个最关乎当前的问题是:睡眠期间学会的联想有无可能影响苏醒时的行为。在第二次实验中,阿尔茨邀请66名抽烟者去睡眠实验室过夜,让他们一边休眠一边嗅闻与咸鱼或臭鸡蛋相配对的香烟味。说来让人难以置信,连续实验一个星期之后,这些瘾君子抽烟的频率降低了30%。另一方面,正如豪纳的恐惧研究所显现的,在参与者清醒状态下执行同样的程序却没有导致行为的改变。
更重要的是,阿尔茨、豪纳等人发现学习行为很少在快速眼动睡眠(REM)期间发生,它主要发生在慢波睡眠期间,这是大脑细胞缓慢地从活跃向停滞循环、然后周而复始的一种深睡形式。正如波恩弥漫着玫瑰花香的试验所印证的,由气味诱发的记忆反应同样如此。据阿尔茨解释,大脑细胞的缓慢振荡有助于稳固记忆,它可能是一种保护机制,所以快速眼动睡眠期间不会形成记忆,那是沉湎于梦境的黄金时段。“我们不该把梦想当作仿佛真的一般去铭记,”她说,“那样做可能是危险的。”
不要打搅睡梦本身
目前,关于睡眠的研究仍处于初级阶段,连热心人士也承认应审慎对待。如果缺少睡眠,我们会变得抑郁沮丧,动辄健忘,而且突发中风、患心脏病和夭亡的风险也会骤然上升。
睡眠中的大脑能否学会语言信息,是科学家如今正在索解的复杂性不亚于以往的难题。我们知道,大脑处理音频信息的部分在睡眠期间处于活跃状态,往往会优先回应有意义的信息。例如有人呼喊你的名字或大声嚷嚷“着火啦”,这要比听到别人的名字或不相干的喊叫更有可能把你从睡梦中唤醒。考虑到这一事实,库韦德尔试图揭示大脑在睡眠中能否处理有意义的语言信息。
他要求醒着的志愿者与脑电图仪器连接后,对他们听到的单词进行划归动物或物体的分类,遇到“动物”时用右手摁按钮,遇到“物体”则用左手摁按钮。用右手摁按钮,导致了仪器因左侧大脑活跃而亮灯,反之亦然。接着,库韦德尔让参与者退到一片漆黑的房间里,在继续划分单词的同时迷迷糊糊地睡去。他们在某一时刻不再摁按钮,但他们的大脑在继续进行分类。与摁按钮相关联的脑半球继续正确亮灯。他们失去意识的大脑依然在吸收和处理有意义的信息,只是速度比苏醒时要慢很多。目前,相关研究仍处于初级阶段,连热心人士也承认应审慎对待。“必须随时小心,别去惊扰睡眠本身。”原先供职于波恩实验室、如今在德国图宾根大学执教的苏珊·迪克尔曼声称。其原因就在于睡眠是一种需要而并非选项。如果缺少睡眠,我们会变得抑郁沮丧,动辄健忘,而且突发中风、患心脏病和夭亡的风险也会骤然上升。
有些研究人员相信,不管我们找到什么诀窍或手段去诱发睡眠中的学习,凡事总是会有得有失。“什么都得付出代价,”瑞士伯尔尼大学致力于研究睡眠和记忆的史密斯·鲁赫说,“如果你真的想学点儿什么,最好还是晚上把学习时间稍许延长些,然后再上床。”
迪克尔曼显得较为乐观,她相信睡眠学习未来可帮助提高音乐、语言或运动技艺。其他方面的可能性甚至更具诱惑力。有朝一日我们或许可以利用睡眠来抛弃根深蒂固的偏见,改掉抽烟等坏习惯,也可以学会各种新的联想,例如对某类食物或人生历练的正面感悟。
“睡眠学习”研究背景
“睡眠学习”这个理念,即使在科幻小说中也有过一段充满争议的历史。在英国作家阿道司·赫胥黎的反乌托邦小说《美丽新世界》中,沉睡儿童的耳畔不时会响起灌输阶级偏见的广播节目录音,目的是训练他们适应未来在社会上扮演的角色。尽管赫胥黎臆想出各种邪恶的结局,但不劳而获的诱惑还是让读者难以抗拒,在该书于1932年出版后掀起了一股追逐“睡眠学习”的风潮。那么,科幻小说有什么事实依据吗?
1951年,乔治·华盛顿大学的两位研究人员决定对此一探究竟。他们招募了30名志愿者,并在他们的卧室里调试好录音机和扬声器。有一天晚上,等这些志愿者入睡以后,录音机开始播放音乐或中文单词及其英语对应词,前后持续达半个小时。第二天早晨,那些听到词汇的志愿者在中文测验中成绩都较为理想。“学习行为可能是在睡眠期间发生的。”科学家们不无庄重地得出了结论,很快有其他相关人士表示赞同。第二个团队竟声称教会了海军军官学院一群沉睡的学员掌握莫尔斯电码。第三个团队发现,有些儿童之所以不再咬自己的手指甲,原因仅仅是每夜6次、前后持续54个夜晚在睡梦中隐约听见的一句话:“我的手指甲味道苦极了。”但是,这些研究成果没过多久便受到了质疑。由于没有对志愿者进行监视,因而也没有证据表明他们在音频信号发出时真的睡着了。所以,相关人员在1955年又作了几次研究,此次测量大脑活动用的是脑电图(EEG),以确保只在睡眠期间播放录音。结果并没有检测到学习的蛛丝马迹。原创性的诉求遭到了抛弃,“睡眠学习”再度被打入冷宫。
然而,这方面的研究在蒙受污名达半个世纪后的今天重新迎来了复兴,各种充满睿智的试验表明:我们睡眠中的大脑只要所处的环境正确,就有可能吸收新的信息。
做梦时会发生什么?
气味和声响等外部提示可能影响睡眠中的大脑,但仅限于慢波睡眠期间。如果我们在快速眼动睡眠(REM)这一做梦时段受到外部刺激,又会发生什么状况呢?
为了探明真相,1958年有科学家对着沉睡的人泼水,不时用光在他们面前晃悠。待苏醒以后,有42%的人报告他们做的梦萦绕着水的要素,有23%的人声称梦境中出现了闪光的情景。研究人员在其他实验(在今天也许不会得到伦理委员会的批准)中发现:他们可以通过电击、摇晃床铺和施加轻微的痛苦来影响做梦的内容。
我们在苏醒时受到的刺激也会影响我们做的梦。佩戴滤除红色以外所有颜色的护目镜达一个星期,会造成梦境也被染成红色。清醒时试图抑制对某人的思念,会促成那人更频繁地出现于梦境。
但操纵梦想最有力的途径还是你在清醒梦境中,亦即做梦期间有一定意识能力时对它们加以控制。记忆是在慢波睡眠中得到巩固的,但清醒梦境似乎还具有唤起记忆的功效。它向来与运动技能的提高和更完善的精神健康联系在一起。
睡眠在日常生活中的妙用
在睡眠中掌握一门新的语言,听起来似乎不怎么可能,但以下三种办法可望让睡眠在日常生活中发挥作用,不妨一试:
打盹小睡:如果你在学习某样新东西后马上睡觉,那么睡眠对巩固记忆是极为有效的,所以白天打盹小睡可帮助巩固刚形成的记忆。利用气味:如果在学习时身边伴随以薄荷糖等的特殊气味,然后晚上让气味弥漫在你的床旁,也许能增进记忆反应过程。
临时测试:如果反复提示自己某些记忆非常重要,就会诱发睡眠中的大脑强化对它的记忆。不信的话,可以在学习某样新东西后,在次日早晨做个测试。
我们可以边睡眠边学习?
这听起来是不是太离谱了?
但科学家正在逐步解开其中的奥秘。