『睡眠』脑科学研究:睡眠不足会损害孩子的学习记忆与认知,“多睡一会”学习更高效!


『睡眠』脑科学研究:睡眠不足会损害孩子的学习记忆与认知,“多睡一会”学习更高效!
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『睡眠』脑科学研究:睡眠不足会损害孩子的学习记忆与认知,“多睡一会”学习更高效!
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睡觉时大脑在干什么?
睡眠在我们日常生活中扮演着重要的角色 , 它不仅可以帮助我们恢复精神、消除疲劳 , 且已有大量研究表明 , 睡眠过程中存在主动的学习过程 , 特别是记忆的巩固和增强 。
人类进入睡眠时 , 脑干网状结构阻断了丘脑向皮层的投射( 感觉信息的主要上升通路) , 甚至阻断了不通过丘脑的嗅觉通路 , 导致脑对外界感知的主要通道被“关闭” , 脑活动水平显著降低 , 只有听觉通道还保持功能性活动 , 承担着睡眠中的“环境监测和安全警戒”任务 ,脑电记录显示睡眠中大脑可以分辨不同的声音 。 这也是为什么报警信号一般都使用特殊的声音 。 然而 , 这并不表示睡眠状态下 , 大脑就完全休息了 。 睡眠状态下 , 大脑仍然存在主动性的功能活动 , 目前研究最多的就是记忆的巩固和提升 。
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根据睡眠中脑电波的不同特征 , 可以把睡眠分为不同的阶段 , 其中眼球会快速转动的阶段称为快速眼动睡眠(REM sleep) , 其他的(非快速眼动睡眠Non-REM sleep)可统称为慢波睡眠(Slow wave sleep) 。
【『睡眠』脑科学研究:睡眠不足会损害孩子的学习记忆与认知,“多睡一会”学习更高效!】脑成像研究表明 , 大脑在睡眠过程中会进行记忆再激活 , 重演 , 以及重组 。 再激活起源于慢波睡眠中的海马引发的逐渐的神经新皮层的整合和表征 , 海马对于海马依赖性记忆与非海马依赖性记忆都起到至关重要的作用 。 重演指的是经历过的事件在脑中快速回放 , 并将这些小事件整合起来形成一个完整的连续情景 。 慢波睡眠期间海马出现了记忆的重演 , 神经元产生的三种脑波特征 , 慢波振荡、纺锤波和尖波涟漪的“三重奏” , 即实现了新皮层-丘脑-海马的“交流对话” 。 纺锤波(spindle)由丘脑网状核产生 , 存在快慢两种状态 , 其中慢纺锤波频率约为9~12Hz , 而快纺锤波约为12~15Hz , 主要出现在非快速眼动睡眠的第二阶段 。
较多研究都发现 , 纺锤波的数量与记忆有关 , 如果白天学习的内容很多 , 晚上睡觉时纺锤波数量就比较多 , 且纺锤波的数量越多 , 醒后回忆结果越好 。 涟漪波(ripple)是由海马诱发的同步神经元活动的快速爆发 , 灵长类与人类的频率约80~140Hz , 啮齿动物频率约为140~200Hz , 因为它的爆发式 , 时间极短(50~100ms) 等特点也被称为尖波涟漪(SWRs) , 与慢波过程中的重演紧密相关 , 在离线记忆巩固过程中起重要作用 。 慢波振荡(Slow Oscillation, SOs)主要体现在新皮层 , 是高幅慢波 , 频率一般为0.5~1Hz , 是神经薄膜在去极化的上电位与超极化的下电位之间转变 。 纺锤波时常镶嵌在慢波振荡中的上电位 。
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有研究发现清醒时存储在海马内的短期记忆 , 在慢波睡眠中逐步向长时记忆存储中心( 新皮层)转移 。 一项功能磁共振成像研究发现单词学习两天后 , 记忆提取过程中海马的活动会增强 , 同时海马与内侧前额叶皮层间的功能连接也得到增强 。 但在六个月后的记忆提取时 , 激活区域有所转移 , 内侧前额叶皮层有更大的激活 , 并且海马与内侧前额叶间的连接减弱 。 这些证据表明随时间的推移 , 暂时存储在海马的记忆信息逐渐转移至新皮层使记忆表征发生变化 。
总之 , 从动物研究到人类研究 , 从行为测量到脑成像 , 各种研究都一致指出了睡眠在记忆巩固中起到不可替代的作用 。