整夜睡眠让表现稳定,午睡却可能让表现下滑
最鲜明的对比来自午睡与整夜睡眠的比较。在健康的老年人和中风患者中,运动表现会在午睡后下降,但在整夜睡眠后趋于稳定[3]。这是对同一批人在两种睡眠条件下的直接观察,因此这一差异很难归因于睡眠本身以外的因素。
这一点之所以重要,是因为人们常把“睡眠”当作单一成分。90分钟的午睡和整夜睡眠在各项睡眠阶段所占比例上并不相同,夜间睡眠所见的稳定效果可能依赖于更完整的睡眠结构。午睡的结果提醒我们:短时间睡眠并不只是同一种药的小剂量。
谁受益最多,谁可能没有获益
年龄和大脑健康状况会改变结果。老年人被认为存在睡眠依赖的运动记忆巩固受损,一种被提出的解释是睡眠纺锤波功能异常——纺锤波是睡眠中特有的短暂脑活动爆发[3]。当研究者试图通过在午睡中播放与已学序列相关的声音来增强老年人的记忆巩固时,被重新激活的序列表现并不比对照序列更好[1]。值得注意的是,相关声音和对照声音都改变了大脑反应,这就留下了一种可能:听觉刺激是以一种笼统、非特异的方式起了作用,而不是通过定向重新激活[1]。
惯用手也会影响结果。在一项让48名年轻人学习序列颜色匹配任务的研究中,所有组在训练期间都有进步,但在24小时后的复测中,用惯用手练习的组表现最好,而用非惯用手练习的组表现较弱[2]。该设计把惯用手和练习用手捆绑在一起,因此它支持“惯用手练习加睡眠带来最强巩固”这一想法,但并未分离出究竟是哪个因素在起作用。
睡眠内部什么在区分强化与灵活
最详细的线索来自纺锤波出现的时间。纺锤波并非均匀发放,而是聚集成“纺锤波串”,并且能与慢振荡(扫过睡眠大脑的慢波)锁定。在一项研究中,运动学习后固定一只手臂,改变了成串纺锤波的这种耦合时机,但对孤立纺锤波没有影响[4]。作者报告说,纺锤波串可能促进运动记忆的技能特异性强化,而孤立纺锤波则可能制造记忆不稳定的条件,从而有利于泛化[4]。这些是提出的作用,而非已确定的功能,但它们提供了一个具体理由,说明为什么同一个夜晚的睡眠可能让一项技能更锐利,却让另一项更松动。
纺锤波密度在特定情境下似乎也有保护作用:在老年人和中风幸存者中,较高的纺锤波密度与午睡后较少的记忆损失相关[3]。中风后,较长的纺锤波持续时间与更好的巩固相关,并被解释为一种可能的补偿机制,用来稳定记忆[3]。这些是特定群体内的关联,因此它们描述的是谁倾向于保住运动记忆,而不是证明纺锤波导致了这种保持。
睡眠完全不起作用的时候
有时学习本身已经完成了工作。当新的运动序列与先前学过的序列高度兼容(即“图式”)时,人们会很快将其整合。两项实验检验了这种获益是否需要睡眠:一项比较90分钟午睡与清醒,另一项比较包含夜间睡眠的12小时间隔与只包含清醒的12小时间隔。在两项实验中,运动序列表现(反应时和准确性)在睡眠组与清醒组之间没有差异;在午睡实验中,非快速眼动睡眠时长、纺锤波和慢波等睡眠特征与睡后表现也不相关[5]。
实际解读是,睡眠的贡献并非自动发生。当新技能能顺利嵌入已有的运动框架时,框架本身可能承担了巩固,留给睡眠可添加的东西就很少。当技能是全新的,或者睡眠者年纪较大、正在从中风恢复时,睡眠的作用就更明显,午睡与整夜睡眠之间的差别也更明显。
本文引用的文献
学习后睡眠中的定向记忆重新激活不能增强老年人的运动记忆巩固
在午睡中播放与已学运动序列相关的声音,并未使老年人在该序列上的表现优于对照序列,尽管两种声音都调节了大脑反应。
半球不对称与睡眠对运动记忆巩固的影响
在年轻人中,所有组都随训练进步,但在24小时复测时,用惯用手练习的人运动记忆表现最好,而非惯用手练习组表现较差。
用无创脑刺激增强健康老年人和中风后个体的睡眠依赖运动记忆巩固
在健康老年人和中风幸存者中,运动表现在午睡后下降,但在整夜睡眠后趋于稳定;较高的睡眠纺锤波密度与较少的午睡相关记忆损失相关。
运动记忆巩固与泛化中的睡眠纺锤波时间聚集和慢振荡耦合
纺锤波串可能促进运动记忆的技能特异性强化,而孤立纺锤波可能制造有利于泛化的记忆不稳定条件。
睡眠不影响图式促进的运动记忆巩固
在学习运动图式后,无论是午睡实验还是夜间睡眠实验,睡眠相比清醒都没有改善运动序列表现。
