第297期
2018/10/14聲⾳如何「⿊」入我們的記憶
蘇嘉薇 報導 ⼈的⼀天有1/3的時間都在睡覺。然⽽，在⼯業化時代的背景下，我們為什麼需要 花那麼多的時間在那麼沒有「⽣產⼒」的事情上？近期有⼀項實驗發現，⼈們在 睡眠中增強記憶⼒，不再是不可能發⽣的事。然⽽，背後⼜是什麼樣的原理在⽀ 撐著它呢？ 近期TED在官網上發布了⼀部關於《聲⾳如何在睡眠中「⿊」入記憶》的實驗影 片，該實驗是由⼀群美國密⻄根⼤學的師⽣共同創辦並運⾏的組織Backyard Brains所發表。他們主要做關於神經科學（neuroscience）的實驗，設計⼀些產 品，讓⼈們可以對神經系統的內部運作有更深入的了解。 實驗內容⼤致為，研究⼈員讓受測者⽤平板玩翻牌配對的記憶遊戲，每當受測者 翻牌便會出現相對應的提⽰聲⾳，例如：翻開汽⾞的牌就會出現⾞⼦發動的聲 ⾳。玩過⼀輪後，便讓受測者去睡覺。透過腦電圖 （electroencephalograph，EEG）得知受測者進入深度睡眠（deep sleep） 後，就播放卡牌總數中⼀半卡牌的提⽰聲⾳。等受測者醒來後，開始第⼆輪的翻 牌配對遊戲。實驗結果發現，受測者對睡眠中播放過提⽰聲⾳的卡牌較有記憶。 實驗中⽤以確認受測者進入慢波睡眠階段的腦波測量儀器。（圖片來源 國立交通大學機構典藏系統版權所有 Produced by IR@NCTU實驗中⽤以確認受測者進入慢波睡眠階段的腦波測量儀器。（圖片來源 ／TED影片截圖）
睡眠的重要性 ⻑期記憶的形成
過去有很多研究都指出，睡眠有助於強化記憶。根據《Science》期刊上所發布的 研究指出，睡眠不⾜所失去的記憶⼒，再強的腦部訓練也補不回來。睡眠是對記 憶固化（memory consolidation），即短期記憶轉化為⻑期記憶非常重要的過 程。腦部會在⼈們進入「慢波睡眠（slow wave sleep，SWS，⼜稱深度睡 眠）」階段後，才會開始「複習」新學的知識與技術。 什麼是慢波睡眠？睡眠週期（sleep cycle）中的第三階段睡眠。睡眠週期主要分 為兩種狀態，分別是快速動眼睡眠（REM）與非快速動眼（NREM）睡眠。顧名 思義，兩種狀態是指眼⽪在閉眼狀態下，不同跳動速度的睡眠狀態，這兩種狀態 在整晚睡眠中交替出現。睡眠週期分為四階段，第⼀與第三階段屬NREM睡眠， 第四階段則是屬REM睡眠，夢境的產⽣也發⽣在這個階段。⽽整晚睡眠發⽣約4 到6次的睡眠週期循環，每次⼤約是90分鐘。換句話說，⼈在睡眠中會經歷⼤約5 次的深度睡眠，短期記憶會在睡眠中複習數次，進⽽讓記憶固化成⻑期記憶。 睡眠週期四階段講解圖。（圖片來源／蘇嘉薇製）資料來源：臺灣⼼理健 康發展協會 回到Backyard Brains進⾏的實驗，聲⾳在睡眠中的刺激真的使⼈記憶變好了嗎？ 實際上只是讓⼈忘得更少。Backyard Brains把這個原理運⽤在他們的實驗中，在 慢波睡眠階段中播放與睡前記憶相對應的聲⾳，重啟快要被遺忘的記憶，證實了 無意識的情況下⼈們能夠利⽤聲⾳來刺激記憶固化。⽤聲⾳讓⾼齡者遠離「失智」？
雖然Backyard Brains所發表的實驗是項探索性實驗，但實驗背後是有許多具科學 根據的理論作為實驗基礎。上述提到，睡眠有助於記憶固化。然⽽，隨著⼈逐漸國立交通大學機構典藏系統版權所有 Produced by IR@NCTU根據的理論作為實驗基礎。上述提到，睡眠有助於記憶固化。然⽽，隨著⼈逐漸 老化，睡眠時間與品質下降，深度睡眠的時間也會隨之減少。許多研究相信，這 與記憶⼒衰退有著很⼤的關係。美國加州⼤學神經科學與⼼理學教授⾺修沃克 （Matthew Walker）在他撰寫的《Why We Sleep》⼀書中有提到，睡眠不⾜ 會影響⼤腦「創造」記憶的功能，說明了睡眠品質與記憶⼒之間有著密不可分的 關聯。
2017年3⽉，⼀群⻄北⼤學（Northwestern University）的科學家
在《Frontiers in Human Neuroscience》期刊中發表⼀項研究，他們發現微微 「⾃然」的聲⾳，如瀑布聲，越與慢波睡眠中的腦波律動同步，越能提升年⻑者 的睡眠品質，進⽽增強記憶⼒。其實早在2012年，德國圖賓根⼤學（University of Tübingen）教授波恩（Jan Born）發表的⼀項研究中就發現，⼈們進入深度 睡眠時，播放與腦波頻率相協調的⾳樂有助於提升睡眠品質與增強記憶⼒。⻄北 ⼤學的科學家們所發表的研究，正是以波恩教授所提出的理論作為其實驗的基 礎，並運⽤在13名認知能⼒健康60歲以上的年⻑者⾝上進⾏實驗。實驗內容為受 測者須接受兩次實驗。⼀次是受測者需接受研究⼈員設計的⾃然聲⾳刺激，另⼀ 次則不⽤，隔天醒來後便進⾏記憶測驗。 聲⾳對於記憶⼒的助益，可能是預防老⼈癡呆的新希望。（圖片來源 ／Pixabay） 實驗結果發現，深度睡眠期間接受特定聲⾳刺激的受測者，隔天的記憶測驗表現 會比未接受聲⾳刺激的對照組好。雖然這項實驗只進⾏了⼀個晚上，但其結果卻 證實這是個既對⼈體無害，⼜可提升記憶⼒的好⽅法。若家中有年⻑者，這不失 為幫助他們預防老⼈癡呆的好做法之⼀。
睡眠學習 指⽇可待？
綜合上述所說，聲⾳可以影響睡眠中⼈的記憶，那麼睡眠中學習是否指⽇可待？ 其實市⾯上已經出現許多「睡眠學習」的教材供⼈們在睡眠時聆聽學習，但這樣 的學習⽅法是否有效，⽬前未得到任何科學的驗證。雖然⼤腦能在睡眠中「複國立交通大學機構典藏系統版權所有 Produced by IR@NCTU的學習⽅法是否有效，⽬前未得到任何科學的驗證。雖然⼤腦能在睡眠中「複 習」剛學的新知識，但若要它學習新知識的話，似乎是不太可能的事。 根據《Nature》最新科學報告指出，雖然⼤腦在睡眠狀態中還是會感知外界傳來 的各種聲⾳，但⼈在逐漸甦醒的過程中往往就會忘了剛剛在睡夢中所聽到的內 容。事實上，基於先天上的限制，⼤腦在睡眠與清醒狀態中的運作⽅式是有差異 的，因為⼤腦在進入慢波睡眠期間所有腦部的⾼級活動都會停⽌。此時⽿機中傳 來的外文單字或是專業知識等同於「噪⾳」，因為⼤腦沒辦法像清醒狀態時對這 些資訊作出分析。由此證明，⼈類在睡眠期間無法學習新知。
睡覺不再是件「浪費時間」的事
雖然「睡眠學習」⽬前在科學界多被認定是「不可能」的事，但在睡眠中加入聲 ⾳元素有助於記憶⼒，在近幾年已漸漸得到科學證實。除了上述的實驗，2014年 也有項實驗發現，在睡眠中播放當⽇所學的外文單字有助於提⾼對該單字的記 憶。然⽽，這些實驗的變項都受到研究⼈員的控制，並未在「實驗室」外的地⽅ 嘗試，因此是否適宜運⽤在⽇常⽣活中還有待持續觀察與研究。 若上述種種的科學發現良好地持續的發展，未來預計可在⼈類的教育上提供⼀定 程度的幫助。學⽣可以在睡眠中進⾏課後複習，課餘時間得以拿來學習新知識與 培養第⼆專⻑；⽽老師也不必重複複習已教過的知識，可以善⽤課堂時間教導新 的知識。 最後，希望在不久的將來，這些研究能實現預防阿茲海默症與提升教學效率的願 景。 記者 蘇嘉薇 編輯 顏筱娟 國立交通大學機構典藏系統版權所有 Produced by IR@NCTU編輯 顏筱娟
