「睡眠智力的科學」:高智商 vs. 平均智商學童,睡眠腦波不一樣嗎?

睡眠智力科學領域,許多睡眠行為醫學研究結果顯示:睡眠能夠增進學習記憶。睡眠對我們的認知與健康至關重要。特別是學童的大腦還在發育階段,睡眠直接影響其智力發展與學習能力。

法國里昂大學神經科學研究中心(Lyon Neuroscience Research Center)的研究團隊,想要了解高智商學童與普通智商兒童的大腦在夜晚睡眠時,有沒有不同?發表一篇主題為「大腦是否會因智力水平而改變睡眠方式?(Does the brain sleep differently depending on intellectual abilities?」的文章,探討了智力能力對大腦睡眠模式的影響,這項研究結果刊登在《中樞神經系統科學和治療(CNS neuroscience and therapeutics)》[1]。研究團隊發現學童大腦的睡眠模式與其認知能力和智力密切相關。

睡眠有分階段?為何睡眠如此重要?

睡眠是生命的一部分,人生有三分之一的時間用在睡眠,可見睡覺對我們的身體和心理健康至關重要。每個人每天都需要一段高效睡眠來恢復體力、調節情緒、強化記憶以及進行身體和大腦的修復。睡眠結構分為不同的階段,主要包括快速眼動睡眠(REM睡眠)和非快速眼動睡眠(NREM睡眠)。每個階段對大腦的功能有不同的影響,並且對於大腦的認知能力、學習、記憶、情緒調節等方面都有著深遠的影響。

(延伸閱讀:入睡後不是切斷與外界連結,大腦仍舊不停變化-「睡眠結構」由4種睡眠階段組成

智商竟然與睡眠有關聯

智力是指一個人在學習、推理、解決問題等方面的能力。它不僅與個體的遺傳基因有關,也受到環境、經歷以及生理狀況的影響。里昂大學神經科學研究的結果則提出了一個有趣的觀點:智商高低可能會影響大腦的睡眠模式,也就是即不同智商學童在睡眠過程中,可能會出現不同形態睡眠結構或大腦活動模式。這就好比體能好的和體能差的人,在慢跑的時候心肺生理指標會有不同的樣貌,也暗示著有些個體在面對相同的一件事情,但背後運作的機制可能有所差異。

過去許多研究指出:睡眠能增進學習記憶表現。而這篇研究則是從另外一個觀點探討那些比較聰明、智商比較高的兒童受試者,相對於智商表現在平均值的學童,他們睡眠時的結構與形態是否有不同?這項研究主要在探究智能和睡眠之間的關聯。

(延伸閱讀:智能、智力,到底什麼是IQ?

睡眠與智力的科學
睡眠是時間的畫筆,在腦海深處描繪,夢中呢喃的片段,化作清晨的智慧。每一刻的入眠,都是知識的再生。Photo by Siora Photography on Unsplash

睡眠智力科學探討:智能高低是否會影響睡眠型態?

睡眠在學習記憶扮演重要角色外,這項研究的主要目的是了解學童智商的差異,是否也反應在大腦睡眠腦波上?也就是這些天資聰穎的個體,他們的睡眠是否也有特別的形式?讓高智商和一般智商的個體,在睡眠鞏固學習記憶的歷程上,就以不同的樣貌存在。

研究團隊透過「魏氏兒童智力量表(WISC))」評估學童的「全量表智商FSIQ」,其他評估智商的指標還包括:「語言理解指數(Verbal Comprehension Index, VCI)」、「知覺推理指數(Perceptual Reasoning Index, PRI)」、「工作記憶指數(Working Memory Index, WMI)」「處理速度指數(Processing Speed Index, PSI)」。依照智力表現將受試學童區分為高智商和平均智商。

Sleep and IQ

這些學童接受多頻道睡眠檢查(Polysomnography, PSG),其中包含腦電圖(EEG),可以即時記錄睡眠過程中大腦的活動,並能夠精確地辨別不同睡眠階段。研究結果發現不同智商的學童,在睡眠過程中,大腦活動的變化有明顯差異。

大腦在睡眠中仍在運作,處理情緒與記憶

大腦在睡眠中並不是處於完全靜止的狀態,實際上,它進行著許多重要的活動。睡眠分為兩大主要階段:非快速眼動睡眠(NREM)和快速眼動睡眠(REM)。其中,NREM睡眠分為階段1、2和3,從淺睡眠到深度睡眠不等

一、非快速動眼睡眠(NREM睡眠)

這一階段睡眠包括大腦的深度修復和身體的生理修復。在深度睡眠階段,大腦活動的頻率較低,這有助於身體和大腦的恢復。根據研究,平均智商的個體可能更多經歷深度NREM睡眠,這有助於進行生理性修復。

二、快速動眼睡眠(REM睡眠)

在這一階段大腦活動變得活躍,REM睡眠與夢境和情緒處理相關。研究顯示,高智商個體在REM睡眠中可能會進行更多的認知整合,這有助於記憶的鞏固和學習的歷程。

「不同智商學童的夜晚不一樣」:高智商兒童多REM睡眠、普通智商多NREM睡眠

高智商的學童在後半夜睡眠過程中,快速眼動睡眠(REM)明顯較活躍,這階段的腦波與訊息處理、記憶鞏固的歷程有關。而平均智商的受學童,在睡眠過程中則出現較多非快速眼動睡眠(NREM睡眠),深度睡眠通常和身體修復有關。這結果似乎意謂:高智商個體,在睡眠過程中會進行更多的認知整合和訊息處理,使記憶更加穩固;而普通智商智的個體,則可能更多依賴深度睡眠來恢復身體機能。

睡眠智力研究發現:高智商兒童快速動眼REM睡眠比例更高: 高智商兒童的 REM 睡眠比例明顯高於普通智商兒童。
高智商兒童快速動眼REM睡眠比例更高: 高智商兒童的 REM 睡眠比例明顯高於普通智商兒童,尤其是在夜晚的後半段。他們可能主要透過快速動眼REM睡眠來進行記憶的整合。

高智商學童除了在快速動眼期(REM)睡眠占比較高外,他們在快速動眼期REM睡眠期間腦波,Delta(δ)頻段快波(δ-fast: 2.5–4.5 Hz)和Theta(θ)頻段慢波(θ-slow: 4.5–6.5 Hz)的平均相對功率也較一般智能兒童高。這也可能顯示高智商學童的記憶穩固歷程,主要仰賴快速動眼REM睡眠的腦波活動。

高智商學童在快速動眼REM睡眠過程中,低頻段腦波(如 delta-δ 和 theta-θ 波)活躍程度較明顯,顯示其大腦在處理記憶相關訊息效率更好。
高智商學童在快速動眼REM睡眠過程中,低頻段腦波(如 delta-δ 和 theta-θ 波)活躍程度較明顯,顯示其大腦在處理記憶相關訊息效率更好。

睡眠影響了學習表現,甚至和智能有關

從睡眠行為醫學的角度,無論智力高低,充足的睡眠對於學習和記憶都是很重要。特別是在學習新知識或解決複雜問題時,良好睡眠對於學習後鞏固記憶,皆扮演著重要的角色。這項研究結果並非要指出智能高低與睡眠型態的優劣,而是透過智商與大腦睡眠之間密切關係,藉此提醒睡眠品質的重要性。

每個人對睡眠的需求和睡眠模式可能會有所不同,但總而言之睡得好才能學得好,睡得充足才有絕佳的記憶表現。如果你發現自己在學習後經常性遺忘看過內容,或容易感到疲勞,這可能是受到睡眠不佳影響,或者睡眠未能有效執行穩固記憶的功能。所以,不要再熬夜工作或學習了,好好去睡一覺吧!

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[1] Thieux, M., Zhang, M., Guignard-Perret, A., Mazza, S., Plancoulaine, S., Guyon, A., & Franco, P. (2024). Does the brain sleep differently depending on intellectual abilities?. CNS neuroscience & therapeutics30(2), e14378. https://doi.org/10.1111/cns.14378