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台灣學生考試多，常常要熬夜苦讀；然後早上上課打瞌睡，就又會被認為不專心，其實睡眠也是學習的關鍵。
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我們每天花了大約三分之一的時間在睡眠，終其一生共睡了約175,000小時的時間，其中特別在成長、學習最重要的嬰幼兒至青少年時期，睡眠的時間需求又更高。這個看似平靜、沒有太多生理及心理活動的狀態，卻佔去了我們這麼多的時間。
睡覺到底能幹嘛？為什麼我們要浪費時間睡覺？他的功能與重要性一直是古代的哲學家至近代的科學家感到好奇，並且開始嘗試探討睡眠對於心理功能的影響。雖然我們花了很多時間睡覺，但是卻從未好好了解我們的睡眠，感覺就好像睡跟醒一樣，其實睡覺過程一點都不平靜。先前介紹過讓我們產生睡眠的三個運作系統：恆定系統、生理時鐘和清醒系統（細節請看這裡）。現在我們先簡單介紹一下睡著後，究竟發生什麼事情？
睡眠的結構
一個晚上看似相似的睡眠，科學家卻可以根據其腦波、眼動及肌肉張力區分為不同的階段。基本上，睡眠可以分為兩種形式：「快速動眼睡眠（REM sleep）」和「非快速動眼睡眠（non-REM sleep, NREM）」。
非快速動眼睡眠又可根據睡眠深度細分為第一到第三階段睡眠。由於第三階段的睡眠的腦波特徵為慢波，且通常最難以喚醒，因此這兩個階段又稱為慢波睡眠或深度睡眠（Slow-wave sleep, SWS）。
在整晚的睡眠裡，快速動眼睡眠和非快速動眼睡眠是交替出現，完成一個循環，循環週期約為90分鐘。雖然整晚NREM和REM睡眠循環的長度維持穩定的一致性，但是每個週期的NREM與REM睡眠所佔的比率會隨著時間而改變，在前半夜有較多的深度睡眠，而在後半夜裡出現第二階段睡眠與REM睡眠的比率相對較高。
然後，快速動眼睡眠（REM）的特徵就是進入這個睡眠階段，眼球會快速轉動（你眼睛還是閉著啦，如果張開轉動多嚇人呀！）。而這個時期通常也是人類在作夢的時候，所以夢境多數出現在快速動眼睡眠。重點是，做夢也是正常睡眠階段之一，所以老人家常覺得自己「厚暝夢（多夢）」是睡不好的象徵，但站在睡眠醫學的角度，做夢本來就是正常睡眠結構的一環，無需太過擔心，甚至還有助於記憶的形成呢。
睡眠與學習記憶
我們以前都很希望枕頭下放一本書，然後睡醒後就自然學會了！或者邊睡邊聽ICRT或語文類音樂，期盼醒來語文功力大增。多希望有所謂的「睡眠學習法」呀！
於是開始有心理學家和認知神經科學家想要知道睡眠可否有助於記憶形成。在一百多年前Jenkins和Dallenbach（1924）不斷探究睡眠和記憶之間的關係，他們一個經典實驗發現：相對於熬夜的受試者，睡眠過後的學習者較能維持學習記憶的表現。他們主要的貢獻在於提出睡眠可能影響記憶的概念，之後便開始有科學家開始探究這個主題。
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學習後去睡覺的學習者，比學習後仍維持清醒的學習者，在記憶表現上表現較出色。
圖片修改自：Rasch, B., & Born, J. (2013). About sleep’s role in memory. Physiological Reviews, 93(2), 681-766. doi: 10.1152/physrev.00032.2012
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西元1962年諾貝爾醫學獎得主Crick就認為：「記憶在睡眠期間穩固並重新組織」。這表示在學習新的知識後有充足的睡眠，能夠增強記憶力、並增進學習表現。因為無論再怎樣努力學習，我們所學習到的知識記憶只會暫存在大腦海馬迴的短期記憶區，但短期記憶很容易隨著時間流失，這也是為什麼常常在熬夜學習後，很容易忘了究竟讀了哪些內容？但睡眠過程中卻可將這些短期記憶的資訊儲存至大腦皮質內的長期記憶區裡。
近期美國哈佛大學和德國的研究團隊發現：讓學習者在學習一系列的作業後，一組學生去睡覺，另外一組學生在學習完之後熬夜；結果發現有睡眠的那組學生記憶表現比熬夜的學生還要優秀。然後讓熬夜的那組學生補充睡眠後，記憶表現可以恢復一定的水準（註一）。更神奇的是，睡眠似乎可以選擇性的增進你原本就表現比較差的部分，就是你學習表現比較差的部分，在睡覺過後進步最明顯（註二）。睡眠除了增進學習表現以外，先前也分享過如果想要學好語言，好好睡覺也有所幫助（請看：想讓孩子學好數學和外語嗎？先提升睡眠效率）。
為什麼會有這樣的現象呢？認知心理學家認為：睡眠過程中，大腦神經仍重現白天學習的模式。也就是睡眠過程中大腦的神經生理訊號，似乎和白天學習過程中的學習訊號有很高的一致性，好像在睡覺的過程中，神經的活化好像在大腦中幫助這學習記憶重新複習一遍（註三）。
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睡眠過程，大腦的電訊號會重新再活化，彷彿把白天學到的訊息，重新再組織就像在睡覺的潛意識中複習一遍
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睡眠可能修補和創造記憶
從另外一個面向來探討睡眠學習記憶的關係，許多研究學者想了解睡眠是否可以修補已受損的記憶。芝加哥大學Fenn的研究團隊發現，睡眠可以修補受損的語文知覺學習記憶（註四）。他們讓受試者分成兩組，學習同一套人造的語音內容；然後一組好好去睡覺，另外一組叫他熬夜（睡眠的研究真的不好做呀！）。結果被剝奪睡眠的那一組，在學習表現上比起另外一組來的較差，但讓他們好好補眠，等精力恢復後，熬夜學習者最後的表現和睡眠組是相似的。因此他們認為睡眠除了鞏固記憶外，也可能可以修復（recover）或重建（restore）記憶。
另外，很多諾貝爾獎或者藝術創作者，都是在睡眠過程中突然「夢見」靈感，像是KeKule夢見頭尾相接的蛇後，發現苯環的結構；門得列夫（Mendeleev）在夢中看見元素週期表的規律；Loewi也是在睡覺的過程中，夢見一個他思考很久的實驗流程，後來發現了神經傳導物質。你看看，睡覺還可以獲得這麼大的成就耶！是不是睡覺很重要。
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圖片引用自：Maquet, P., & Ruby, P. (2004). Psychology: insight and the sleep committee. Nature, 427(6972), 304-305. doi: 10.1038/427304a
427304a
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兒童青少年睡眠與學習
既然睡眠對於學習及認知功能有顯著的影響，睡眠的問題也可能影響兒童及青少年在學校的行為或學習表現。研究發現連續幾天減少1-3小時睡眠，學校老師對於他們的注意力及學業表現的評估會顯著低於正常睡眠時數的學生（註五）。而多數學生出現的問題是生理時鐘的紊亂，美國華盛頓大學Eckel-Mahan的研究團隊發現，長期記憶功能的維持，靠的是透過穩定的生理時鐘來活化海馬回中的蛋白質；因此當睡覺的時間和生理時鐘無法配合，就可能影響學習記憶的成效（註六）。針對青少年的研究也發現充足睡眠和穩定的生理時鐘，都會增進學生的學習表現和記憶運作（註七）。
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學習後的睡眠，可以增進記憶穩固，讓學習表現更進一步；另一方面，如果睡眠被剝奪，也會影響記憶表現。
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過去研究也發現兒童睡眠問題與學習及行為問題的關係，尤其是注意力缺乏/過動症（attention-deficit/hyperactivity disorder; ADHD）與兒童睡眠疾患似乎有密切相關。實徵研究發現ADHD兒童有較高比例的睡眠呼吸中止症（sleep apnea），而兒童睡眠呼吸中止的患者中，也有較高的比例出現有ADHD症狀（註八）。因此，學生在學校出現注意力不集中或過動症狀時，其實也有很大的比例，孩子可能出現睡眠障礙，只是常被誤以為不專心或上課搞怪。
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睡不飽的孩子，注意力無法集中、情緒起伏大、躁動過動，造成孩子睡不飽除了功課太多，也要留意潛在的睡眠疾患。
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兒童與青少年階段最重要的工作之一便是學習，而睡眠對於記憶的鞏固以及白天認知功能的運作是相當重要的，很重要、很重要、真的很重要。但是隨著社會的現代化，活動及資訊的增加，人們越來越習慣於犧牲睡眠來執行其他的事務，兒童及青少年的睡眠時間也越來越短，甚至因為課業或升學的負擔，許多孩子被迫要熬夜完成學習。
了解睡眠與學習記憶之間的關係後，家長或者教師應該鼓勵學生，在面對學業、人際與遊樂的需求與睡眠時間的衝突時，別先選擇犧牲睡眠，因為睡眠對於學習具有重要的影響，所以熬夜或者叫孩子早點起床念書、到校打掃，其實都是間接剝奪睡眠對其學習記憶的效能；還不如：睡飽飽，學得好。
註一：Walker, M. P., & Stickgold, R. (2004). Sleep-dependent learning and memory consolidation. Neuron, 44(1), 121-133.
註二：Kuriyama, K., Stickgold, R., & Walker, M. P. (2004). Sleep-dependent learning and motor-skill complexity. Learning & memory (Cold Spring Harbor, N.Y.), 11(6), 705-713.
註三：Foster, D. J., & Wilson, M. A. (2006). Reverse replay of behavioural sequences in hippocampal place cells during the awake state. Nature, 440(7084), 680-683.
註四：Fenn, K. M., Nusbaum, H. C., & Margoliash, D. (2003). Consolidation during sleep of perceptual learning of spoken language. Nature, 425(6958), 614-616.
註五：Fallone, G., Acebo, C., Seifer, R., & Carskadon, M. A. (2005). Experimental restriction of sleep opportunity in children: effects on teacher ratings. Sleep, 28(12), 1561-1567.
註六：Eckel-Mahan, K. L., Phan, T., Han, S., Wang, H., Chan, G. C., Scheiner, Z. S., & Storm, D. R. (2008). Circadian oscillation of hippocampal MAPK activity and cAmp: implications for memory persistence. Nature Neuroscience, 11(9), 1074-1082.
註七：de Bruin, E. J., van Run, C., Staaks, J., & Meijer, A. M. (2016). Effects of sleep manipulation on cognitive functioning of adolescents: A systematic review. Sleep Medicine Reviews. doi: 10.1016/j.smrv.2016.02.006
註八：Huang, Y. S., Chen, N. H., Li, H. Y., Wu, Y. Y., Chao, C. C., & Guilleminault, C. (2004). Sleep disorders in Taiwanese children with attention deficit/hyperactivity disorder. Journal of sleep research, 13(3), 269-277.
