陽明大學腦科學研究所博士後研究員 賴俊廷博士
面對講求效率學習的時代，許多青年學子常常以徹夜念書來獲得良好的學業成績，在校學生們也常在期中或期末考前熬夜衝刺，但是筆者在這邊告訴大家，如果你想要學會真的知識而不只是要記得書本上的內容，懇請大家千萬不要熬夜念書。因為熬夜不睡覺所學會或記下的知識，很快就會遺忘，我們就來聊聊，科學家怎麼觀察到睡眠在大腦扮演的角色，以及如何利用睡眠來幫助學習。
大家知道嗎？當我們睡覺時大腦依然忙碌。如果從睡眠時的腦波特徵來看，睡眠可區分為非快速動眼睡眠 (non-rapid eye movement sleep，簡稱NREM 睡眠)與快速動眼睡眠 (rapid eye movement sleep，簡稱REM 睡眠)。以一般成年人來說，一個非快速動眼睡眠期之後，就會接著一個快速動眼睡眠期，稱之為一個「睡眠週期」，大約是90分鐘(非快速動眼睡眠期約 60-70分鐘，而快速動眼睡眠期則是20-30分鐘)。
請大家記得，一個「非快速動眼睡眠」接著一個「快速動眼睡眠」的規則，接著我們來聊聊，大腦是如何運用這樣的規則來幫助我們學習。
以簡單的電腦運作規則來比喻，白天上課學習而來的知識對大腦來說是新的事物（因此還未有明確的儲存地點)，大腦會選擇將新的知識學習放在相似的事物和規則之中，所以，剛學得的資訊透過大腦的過去經驗和法則，暫時先放在「短期記憶」之中，就如同電腦中的快閃記憶體 (Flash memory) 在電力供應充足的情況下可以快速的處理和複寫。
我們學習時的專注時間就像是大腦的電力維持過程，也因此相當耗能，所以不可能長時間地維持專注學習。那麼，大腦是如何把學習的短期記憶轉換成長期的學習成果呢？
當我們進入深層睡眠，一開始出現的是腦波較為緩慢的「慢波睡眠」（非快速動眼睡眠期的最後一個階段），此時會將有意義的學習內容經過大範圍的腦波震動，將不重要的資訊從大腦中清除，選擇留下大腦認為重要且重複性的知識；到了快速動眼睡眠期，則透過快速和主動的刺激再將已習得的知識連結再強化，所以「清除/再強化」這個往返性週期的睡眠循環，就像我們把學會的知識轉存到硬碟一樣。
神經的連結強化是我們是否學會新技能的關鍵，而睡眠在大腦的運作機制就像電腦在進行資料重整和堆放，會找尋適當的編碼和儲存空間後，存放到硬碟區塊，也就是轉換成了長期記憶。對於這個機制有興趣的讀者，歡迎持續關注之後相關的文章介紹。
對於一般讀者們而言，可能會認為學習和記憶這兩者意義很類似，但對筆者來說兩者仍有所不同。學生在課堂上所學到的知識，若僅使用在考試中把知識做文字化的描述，對我而言仍只是大腦的記憶。我認為所謂的「學習」，是當知識內化之後，大腦會將所學習到的知識進一步應用出來。大腦能夠將所學搭配過去習得的知識，並再次以新的形態呈現，我認為這才是成功的學習。
所以，在此提醒需要學習新事物的讀者們，睡眠能讓大腦有整理所學知識的時間，將有意義的知識存入，並將不需要的資訊消除，所以為了讓學習效果能長時間存在我們的大腦中，在一天的辛苦學習後，請好好睡覺，讓學習效益更加提升。
參考文獻:
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Klinzing JG, Niethard N and Born J. Mechanisms of systems memory consolidation during sleep. Nat Neurosci. 2019;22:1598-1610.
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Ackermann S and Rasch B. Differential effects of non-REM and REM sleep on memory consolidation? Curr Neurol Neurosci Rep. 2014;14:430.
