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第6章你媽媽和莎士比亞早就知道

睡眠提升大腦的學習力

儘管聽起來很誇張，這個假想的廣告卻絲毫不假。如果這是一種新藥，多數人恐怕會覺得美好得令人難以置信；相信的人卻甘願付出大把銀子，即使只能換來一絲一毫。而如果這種藥得到臨床實驗的證實，開發藥廠的股價將會一飛沖天。

當然，這個廣告並不是在說什麼奇蹟般的新藥或萬靈丹，而全都是充足睡眠的明確好處。到目前為止，上面這些說法已經獲得超過一萬七千份嚴謹科學文獻的支持。至於這個處方的費用，沒錯，是免費的。可惜的是，雖然這個完全自然的療法每夜都以充足的劑量呼喚著我們，我們卻太常迴避它的邀請，而導致許多不良後果。

由於缺乏宣揚睡眠的公共衛生教育，多數人沒能了解睡眠究竟有多麼萬能。從本章開始，這接連三章的作用在於破除這種無知。我們將會明白：睡眠正是萬能的健康照護提供者，不管是哪種生理或心理上的問題，睡眠都可開出相應的處方。讀完這些章節後，我希望即使是最熱切的短眠擁護者也會被說動、改變態度。

稍早我曾說明睡眠有不同階段，在此我會說明各階段的好處。諷刺的是，多數二十一世紀對於睡眠的「新」發現，早在1611年的《馬克白》中已經得到彙整。在第二幕第二景中，莎士比亞如先知般，說明睡眠是「生命中最滋養的饗宴」。[1]

或許你媽媽也曾用沒那麼裝腔作勢的語氣，給過你類似的忠告，讚揚睡眠的種種好處，包括療癒情緒傷痛、幫助學習和記憶、為困難的問題帶來解答、避免生病和傳染。

科學似乎只是提供證據，證實你媽媽，當然還有莎士比亞對睡眠的所有了解都很正確。

為大腦而睡

睡眠並非不清醒。睡眠遠勝於不清醒。正如前面說過，夜間的睡眠精緻複雜，充滿活躍的代謝過程，而且有一系列經過特意安排的獨特階段。

腦中有無數功能的修復要仰賴睡眠，且並非單靠其中一種形式的睡眠就能完成。睡眠的每個階段，包括淺度非快速動眼睡眠、深度非快速動眼睡眠、快速動眼睡眠，在夜晚的不同時段對腦提供不同好處。因此，沒有某種形式的睡眠比另一種更重要這回事。失去任何一種睡眠，都會對腦造成損傷。

睡眠對腦的許多好處之中，記憶是特別令人讚嘆的例子，我們的了解也最多。睡眠有助記憶已一再獲得證實：在學習之前的睡眠，幫助你的腦準備形成新記憶；在學習之後的睡眠，可鞏固記憶、避免遺忘。

學習之前先睡飽，把學習能力補充好

在學習前的睡眠，能夠讓我們從頭產生新記憶的能力重新振作，而且這件事每天晚上都在進行。我們醒著的時候，不管有意無意，腦隨時在獲取並消化新訊息，這些稍縱即逝的記憶，會由腦中一個稱為海馬迴（hippocampus）的區域捕捉下來。記住那些基於事實的訊息，也就是多數人認為的課本式學習，例如記住某人的名字、新的電話號碼、自己把車停在哪裡，過程中海馬迴會吸取這些流過的經驗，並把細節連結在一起。

海馬迴是腦中長得像手指的長形構造，你的大腦有兩個海馬迴，兩側各有一個，那裡是新記憶的短期儲存處，也就是暫時儲存訊息的地方。可惜海馬迴的儲存容量是有限的，就像相機的底片膠卷，或者用更與時俱進的比喻來說，就像USB隨身碟。一旦超過儲存容量，你就可能無法吸收更多訊息，或者新記憶必須覆蓋過另一筆記憶，這種情況稱為干擾遺忘（interference forgetting），同樣糟糕。

那麼，腦又如何處理這種記憶容量問題？好些年前，我的研究團隊想知道睡眠是否藉由檔案轉移的機制，來解決儲存空間不足的問題。或許睡眠把腦中新近獲得的記憶搬到長期儲存地點，藉此釋出短期記憶的儲存空間，所以我們醒來後學習新事物的能力又恢復了。

白天小睡幫助記憶

我們先用白天的小睡來測試這個理論。我們徵召了一群健康的年輕成人，隨機分配到午睡組和不睡組。中午時，所有參與者都要經歷一段嚴酷的學習過程（記住一百張人臉與名字的配對），目的在於增加海馬迴的負擔。一如預期，兩組參與者的表現相當。

之後，午睡組在睡眠實驗室進行九十分鐘的午睡，頭皮上貼著電極，測量睡眠狀態。而不睡組在實驗室中保持清醒，從事輕鬆的活動，例如上網瀏覽或玩桌遊。當天傍晚六點時，所有參與者再次進行密集的學習，嘗試把更多新資訊塞入短期儲存空間（記住另外一百張臉孔與名字的配對）。

我們想弄清楚的問題很簡單：人腦的學習能力是否隨著一天中持續醒著的時間而衰退？如果是的話，睡覺是否能扭轉這種記憶體逐漸飽和的效應，修復學習能力？

那些整天醒著的人，即使專注力維持穩定（透過注意力與反應時間的測試來確認），學習能力卻明顯變差。相對的，午睡過的人成績明顯較好，而且記住事實的能力實際上還提升了。這兩組人在傍晚六點的表現差異並不小，午睡組的學習成果贏了20%。

睡眠紡錘波可以恢復學習能力

我們觀察到睡眠能騰出記憶空間，幫助腦恢復學習能力，於是想進一步尋找是睡眠中的什麼因素促成這種修復。午睡組的腦波分析給了我們答案。記憶力的恢復與較淺的非快速動眼第二期有關，特別是其中的睡眠紡錘波，也就是第3章提過的一種急促而有力的腦波。如果在小睡時有愈多睡眠紡錘波，醒來後學習能力的恢復也愈好。重要的是，睡眠紡錘波並不能預測那個人本身的學習能力。若是個人天生的學習能力只和紡錘波密切相關，這樣的結果會有些無趣。而實際上，睡眠紡錘波能預測的是睡前和睡後學習能力的差別，也就是學習能力的補充程度。

更令人驚嘆的是，當我們分析睡眠紡錘波這種急促的電活動時，也觀察到異常穩定反覆的電流，在整個腦中以一百到兩百毫秒的間隔重複發生。這個脈衝持續在海馬迴（儲存空間有限的短期記憶體）和皮質（長期儲存記憶的大型硬碟）之間來回。[2] 直到此時，我們才開始認識到睡眠在安靜面貌底下祕密進行的電流運輸：把事實記憶從暫時的儲存裝置（海馬迴）搬移到長期的保險庫（皮質）。這個過程中，睡眠開心的清理海馬迴，幫短期訊息儲存處清出許多可用空間。學習者醒來，昨天的經歷已經轉移到較為長久的安全儲存處，海馬迴能夠再次容納新資訊。在嶄新的一天，他們可以再度開始學習新的事實。

那次實驗之後，我們及其他研究團隊也對夜間睡眠進行同樣的研究，發現同樣的結果：一個人在夜裡的睡眠紡錘波愈多，第二天學習能力的恢復程度也愈好。

思考年長和教育問題

最近，我們把這個研究主題轉移到老化問題上。我們發現年長者（六十到八十歲）無法產生像健康年輕人一樣多的睡眠紡錘波，減少程度達40%。這導致如下預測：老年人在某個晚上產生的睡眠紡錘波愈少，第二天就愈難把新的資訊塞進海馬迴，因為前一晚短期記憶容量的清空程度沒那麼高。於是我們進行研究，而結果正如預期：老人夜間的睡眠紡錘波數量愈少，第二天的學習能力愈低，要他們記住我們給予的資訊就愈顯困難。睡眠和學習的這種關聯，又多給我們一個理由，相信醫療體系應重視老人對睡眠的抱怨，迫使研究者（包括我自己）去尋找非藥物的新方法來提升全球年長族群的睡眠。

非快速動眼睡眠紡錘波的密度，在睡眠後期的早晨階段特別豐富，夾在兩次較長的快速動眼睡眠之間。所以如果你只睡六個小時或更少，得不到該有的充足睡眠紡錘波，腦就無法讓學習能力恢復，這值得我們從更廣的社會層面來思考。

在稍後的章節，我也會回到這些發現在教育上的意義，而且特別著重在上學時間的議題。過早的上學時間正好妨礙了紡錘波豐富的睡眠階段，這種時刻是否適合教育年輕心智，值得我們反省。

學習之後的睡眠，幫助鞏固記憶

睡眠對記憶的第二項好處發生在學習之後，這項好處相當於幫新增的檔案按下「儲存」鍵。這樣做，睡眠能夠保全新獲得的資訊，讓新資訊對抗遺忘，這種過程稱為記憶鞏固（memory consolidation）。

自古以來，人們就知道睡眠可以幫助記憶鞏固，這可能也是最早提出來的睡眠功能。史料中的第一筆相關記載出自古羅馬修辭學家坤體良之手，他寫道：

休息一晚，會大幅提升記憶，這是個奇妙的事實，而個中緣由仍未明朗……無論原因為何，當下難以記起的事物在隔天卻可輕易喚出；時間雖然常被認為會導致遺忘，在此卻可以增強記憶力。[3]

不過，還要等到1924年，兩位德國研究者簡金斯（John Jenkins）和達倫巴哈（Karl Dallenbach）讓睡眠和清醒相互較勁（有點像記憶研究者的可口可樂與百事可樂經典爭霸賽），我們才知道誰在儲存記憶的好處上勝出。他們請參與者先記憶一份語文資料，然後研究者在接下來八小時追蹤這些人忘掉新資訊的速度，而這八小時有可能是清醒，或是一夜睡眠。這八小時花在睡眠的人，會幫助新習得的大量資訊鞏固下來，避免這些資訊消失。相對的，在同樣長的一段時間中維持清醒，會讓新近獲得的記憶處於非常危險的狀態，導致遺忘速度加快。[4]

簡金斯和達倫巴哈的實驗結果已得到多次的反覆驗證；同樣長的時間中，相較於清醒，睡眠提供的記憶保存優勢介於20%到40%之間。這個程度不可小覷，一旦我們考慮到比方準備考試時能帶來的差異，或者在演化上有助於記得生存相關的資訊，例如食物來源和水源，還有配偶和捕食者的位置。

深度非快速動眼睡眠是關鍵

後來，在1950年代發現非快速動眼睡眠和快速動眼睡眠之後，我們才開始進一步了解睡眠如何幫助記憶的鞏固。一開始的關注焦點，是找出睡眠的哪一個階段把一天之中印記在腦中的訊息固定下來，不管是課堂上學到的事實、住院醫師訓練中得到的醫學知識，或者會議中討論的營運計畫。

第3章已經介紹過，大部分的深度非快速動眼睡眠發生在睡眠前段，而大部分快速動眼睡眠（及較淺的非快速動眼睡眠）則發生在夜間睡眠較後面的部分。在學習許多新資訊後，研究者讓參與者睡覺，但只睡前半夜或後半夜。如此一來，兩個實驗組會獲得同樣的睡眠總量（儘管很短），但前半組的睡眠富含深度非快速動眼睡眠，而後半組則是快速動眼睡眠占優勢。架設好兩種睡眠形式的對戰擂臺，我們便可以問：哪一段睡眠保存記憶的效果更好？是深度非快速動眼睡眠豐富的階段，還是充滿快速動眼睡眠的階段？對於像教科書般以事實為基礎的記憶，結果很清楚：富含深度非快速動眼睡眠的前半夜睡眠，遠勝於富含快速動眼的後半夜睡眠。

2000年代初期的研究透過稍微不同的方法，也得到相似的結論。參與者在上床睡覺前學習許多事實，接著可以睡八小時，同時頭上連接電極做記錄，第二天早上起床後進行記憶測試。當研究者把受到干涉的睡眠階段和第二天早上仍記得的事實做比對，發現深度非快速動眼睡眠舉足輕重：愈多深度非快速動眼睡眠，第二天還記得的資訊就愈多。這種關聯非常清楚。

如果你是這類研究的參與者，我甚至可以只憑你當晚獲得多少深度非快速動眼睡眠，精準預測出你醒來時的記憶測驗結果，甚至在你還沒做測驗前就辦得到。這就是睡眠和記憶鞏固之間的決定性關係。

把記憶包裹從暫存地點搬到長期存放地

使用磁振造影掃描，我們已能深入探看受試者的腦，觀察記憶在睡前和睡後分別是從腦的什麼位置提取出來。結果發現，在這兩種時間，取出記憶包裹的位置非常不同。受試者還沒睡覺前，取出記憶的地方是海馬迴，也就是儲存短期記憶的臨時倉庫，那裡對於新的記憶來說是不易久留之地。但第二天早上的情況就不一樣了。經過一整晚充分睡眠之後，記憶移動了。受試者取出相同記憶的地方是新皮質，這裡是以事實為基礎的記憶的長期存放地，記憶在此可以安心久住，甚至可能無限期待在這裡。

我們觀察到，我們每一晚睡眠時，記憶都發生這樣的搬家行動。正如長波無線電訊號可攜帶訊息跨越很長的距離，深度非快速動眼睡眠的慢速腦波就像送貨服務，把記憶包裹從暫時的儲存所（海馬迴）送到較安全而永久的新家（皮質）。透過這種過程，睡眠幫助這些記憶得以長期保存。

從這些發現，加上我先前描述的新記憶形成過程，你會了解到，在非快速動眼睡眠期間（透過睡眠紡錘波和慢波），海馬迴和皮質之間建立起對話，那是非常優美的協同作用。每天早上醒來時，昨天的記憶已經從海馬迴這個短期暫存處，轉送到皮質中的長期住處，因此昨天的經驗已經安全存檔，今天可以用來學習新東西的短期儲存空間也已準備妥當。這樣的循環每日每夜重複，清除短期記憶的快取，以便迎接新訊息的存入，並為過去記憶增更新目錄。

睡眠在夜裡不停修改腦中的資訊架構。即使是白天的小睡，甚至短到只有二十分鐘，只要含有足夠的非快速動眼睡眠，便可提供記憶鞏固的好處。[5]

有益於各年齡層的人類以及其他動物

研究嬰兒、幼兒與青少年，你同樣會發現非快速動眼睡眠對隔夜記憶的好處，有時候效果甚至更強。對處於四十到六十歲之間的中年人來說，深度非快速動眼睡眠持續幫助大腦以同樣的方式保存新訊息，到老年時則隨著深度非快速動眼睡眠的衰退，學習與維持新記憶的能力也會下降，這在前面已經討論過。

以上描述了人生每個階段非快速動眼睡眠和記憶鞏固的關係。而這不只發生於人類。研究顯示，黑猩猩、巴諾布猿和紅毛猩猩睡過覺之後，更能夠記得實驗人員把食物放在哪裡。[6] 而在親緣關係上離我們更遠的貓、鼠，甚至昆蟲，也明顯展現非快速動眼睡眠的記憶保存益處。

一邊睡眠，一邊學習

雖然我佩服坤體良，他擁有比科學家早了幾千年的先見之明，並精簡描述睡眠的優點，不過我還是偏愛另外兩位哲學家的說法，他們同樣是在自己時代引領風騷的人物。

這兩位就是賽門（Paul Simon）與葛芬柯（Art Garfunkel），在1964年2月，他們寫下〈寂靜之聲〉（The Sound of Silence）這首歌，歌詞如今已十分聞名，描述到夜裡發生的同樣事件。或許你也熟知這首歌，歌詞一開始他們問候老友黑暗（睡眠），然後說到一天中醒著時的經歷幻化為畫面，悄悄浮現，傳遞給夜裡睡眠中的腦，或者你也可以說這就像是一種舒緩的訊息上傳。他們的描繪含意深遠，形容這些清醒時的經驗有如脆弱的種子，白天時播下，夜晚睡眠時種植到腦中。由於這個過程，那些經驗在第二天早上醒來時會繼續留存。睡眠使得記憶不會在未來消失，這份完美的歌詞已經為我們整理出來。

睡眠可以修復記憶

根據一份非常新近的證據，賽門與葛芬柯的歌詞有必要做一個細微但重要的調整。睡眠不只可以保留住你在睡前學到的東西（有個畫面深植腦海／揮之不去[7]），甚至會搶救學過之後似乎很快就遺忘的東西。換句話說，一夜好眠之後，你可以再度取回那些睡前想不起來的記憶。就像電腦硬碟中，有某些檔案資料損毀而無法存取，而睡眠在夜間提供了修復服務，把那些記憶從遺忘中拯救出來，因此你在第二天醒來後，可以輕鬆準確找到並提取那些一度無法存取的記憶檔案。這也是在一夜好眠之後，你或許曾有過的「啊，我想起來了」的感覺。

在知道非快速動眼睡眠負責讓事實記憶變得永久、還可以挽救有遺失危機的記憶後，我們開始探索各種不同方法，嘗試加強睡眠對增進記憶的效果。成功的方法有兩大類：睡眠刺激，以及目標記憶再活化（targeted memory reactivation）。從精神疾病和神經障礙（包含失智症）的脈絡來考慮這兩種方法，會讓我們更清楚臨床應用的可能性。

睡眠刺激法

由於睡眠會表現出腦電波活動的各種模式，睡眠刺激法便是從電著手。2006年時，一個德國研究團隊進行了一項前瞻性的研究，他們找來一群健康的年輕人，把電極貼到參與者頭上的前側和後側。但科學家並不是為了測量睡眠時的腦波釋放，而是要對腦部施予少量電壓。他們耐心等待，直到參與者進入非快速動眼睡眠最深沉的階段，這時才開啟腦部刺激器，施以和慢波同步的有韻律電脈衝。這些電脈衝十分微小，參與者不會有感覺，也不會因此醒來，但是他們的睡眠發生了測量得到的效果。[8]

相較於睡眠時沒有接受任何刺激的控制組，接受刺激的人不管是慢波的大小或睡眠紡錘波的數量都提高了。上床睡覺前，全部的人都要記憶一組新資訊，第二天起床後再接受測驗。透過電刺激可以提升深睡腦波活動的品質，使得接受刺激的人第二天早上能記得的新資訊，幾乎是沒接受電刺激的參與者的兩倍。而在快速動眼睡眠或清醒時施予刺激，並沒有類似的記憶提升效果。只有在非快速動眼睡眠施予刺激，並與腦本身的慢波節奏同步，才會達成記憶提升的效果。

很快的，就有各種為睡眠腦波增幅的方法發展出來。其中一種技術使用喇叭在枕邊播放微小的聲音，這種滴答聲類似節拍器的聲音，節奏與人睡眠時的慢波精準同步，幫助睡覺的人維持慢波韻律，產生更深沉的睡眠。相較於睡覺時沒有同步聲音的控制組，受到聲音刺激的人慢波的力量會提升，第二天早上的記憶加強程度達40%，效果驚人。

在你扔下這本書，開始在床頭安裝喇叭，或去購買腦電刺激器之前，請先聽我的勸告。這兩種方法都適用「請勿自行在家嘗試」的警語。有些人自製了腦刺激裝置，或在網路上購買這類器材，但這些設備並不符合安全規章。已有報導關於安裝或電壓設定錯誤，導致皮膚灼傷及暫時失明的案例。在床邊播放滴答聲似乎是比較安全的手法，但傷害也很可能比好處多。前述研究中的研究人員把聲音的節奏和參與者腦中慢波的原本波峰錯開，而沒有與腦波精準同步時，睡眠品質不但沒有提升，實際上還受到干擾。

如果腦刺激器或播放聲音還不夠奇妙，最近有一個瑞士研究團隊在睡眠實驗室中，用天花板垂下的繩索把床架吊起來。床的一邊安裝了滑輪，以便研究者用控制好的速度讓床來回搖晃。自願參與者在這張床上小睡的同時，研究者也記錄他們的睡眠腦波。對於一半的參與者，研究人員等待他們進入非快速動眼睡眠後，輕輕搖晃床；另一半的床則維持不動，作為控制組。緩慢搖晃加深了睡眠的深度，提升慢波的品質，還使睡眠紡錘波的數量加倍。目前還不知道這種透過搖晃加強的睡眠是否也能提升記憶，因為研究者並沒有進行任何類似的測驗。儘管如此，我們自古就有把小孩抱在手臂上或放在搖籃中輕晃，好讓他們熟睡的習慣，這項研究提供了科學上的解釋。

睡眠刺激法很有前景，但也有潛在的限制：這些方法增強的記憶是沒有選擇性的。也就是說，睡前習得的全部資訊，到了第二天都會得到加強。就像餐廳裡價格與菜色固定的套餐，不管你喜不喜歡，每道菜都會端上桌。很多人不喜歡這種形式，因此多數餐廳會給你一大本菜單，讓你可以挑選自己喜歡的菜色。

目標記憶再活化

如果睡眠與記憶有機會能夠這樣任君挑選，會怎麼樣呢？你上床睡覺前，回顧當天的學習經驗，選擇清單中想要加強的項目，點好之後便去睡覺，你知道今晚會上桌的有哪些菜色。第二天早上醒來時，你的大腦已經受到款待，享受到的只有本日自傳式記憶菜單中你事先選擇的項目。

於是，你有所選擇的只加強了想要保留的個別記憶。這一切聽起來像科幻小說，但現在已成為科學事實。這種方法稱為目標記憶再活化，而且就像很多常見的情形一樣，事實比小說更神奇。

在睡前，我們讓參與者觀看電腦螢幕，畫面上會依序顯現不同的物體，位於螢幕的不同位置，好比說顯示在螢幕右下方的貓，或中央上方的鈴鐺，或接近右上方的水壺。參與者不僅要記得看過的物品，還必須記住物品在螢幕上的位置，總共觀看一百張圖片。睡過覺之後，物品的圖片會再次顯現在螢幕上，但現在都位於螢幕中央，其中有些物品你在前一夜看過，有一些沒看過。如果你發現了看過的物品，就必須用滑鼠把圖片從螢幕中央移到昨天看到的位置。透過這種方法，我們可以評估你是否記得這個物品，以及你記得的位置有多準確。

然而，這裡有個有趣的轉折。原先你在睡前記憶這些圖片的過程中，每次物品在螢幕上顯現時，也會播放相對應的聲音。例如出現貓的圖片時，你會聽到「喵」的一聲，鈴鐺的圖片出現時，則會有「叮鈴」的聲音。所有圖片都伴隨著意義相符的聲音，也就是加上了「聽覺標籤」。當你睡著後，進入非快速動眼睡眠時，實驗者會使用一對喇叭，從床頭兩側對著你睡眠中的腦，小聲播放半數的聽覺標籤（也就是五十種聲音）。這就像是引導大腦進行有目標的搜尋與取回，我們可以有選擇性的使個別記憶再活化，提高這些記憶在睡眠中增強的優先順位。

第二天早上，這些人進行測驗時，回憶效果有非常明顯的差異：睡覺時播放過聲音的物品，被正確記住的數量遠大於沒播放聲音的物品。要知道，那一百件物品的原始記憶在睡眠中都受到處理，然而，藉由聲音的提示，我們影響了某些記憶獲得加強的程度。這就好像你在夜裡從歌曲清單中循環播放「我的最愛歌曲」，我們利用個別化的聲音為線索，挑選了你自傳式記憶中的特定片段，讓它們優先加強。[9]

不難想像，這種做法有無數用途。話雖如此，如果真有能力寫下或重寫自己的生命故事，甚至是別人的生命故事，你或許會有些倫理上的顧慮。目前我們還不到必須真正面對這種道德議題的地步，但如果操縱記憶的方法持續改進，那一天遲早會來臨。

利用睡眠來遺忘特定記憶？

到目前為止，我們討論了學習後的睡眠具有增強記憶、避免遺忘的力量。然而，從某些角度來說，遺忘的能力和記憶一樣重要。不管在日常生活中（例如忘掉上週把車停在哪裡，改記今天的停車位置）或在臨床上（例如消除使人痛苦、無能為力的記憶，或消除成癮症的渴望感覺），都有需要遺忘的時候。還有，遺忘的好處不只是清除我們不再需要的資訊存貨，也能夠讓腦在提取我們想要的記憶時，只需要動用較少的資源，有點像在整潔的桌面上比較容易找出重要文件一樣。這樣一來，睡眠幫助你保留需要的東西，但不保留你不需要的東西，可以幫助人找出記憶時較為輕鬆。用另一種方法來說，「遺忘」是我們為「記住」所做的付出。

1983年，發現DNA雙螺旋結構的諾貝爾獎得主克里克，決定把思考方向轉到睡眠這個主題。他主張，快速動眼睡眠的做夢功能是為了去除腦中不想要或者重複的資訊，並且把這種資訊命名為「寄生記憶」（parasitic memories）。這是很有趣的想法，但停留在想法的層次將近三十年，沒有任何正式的科學檢驗。2009年時，我和一名年輕研究生測試這個假說，結果得到的不僅是一些驚喜而已。

我們利用白天的小睡來設計一項實驗。參與者在中午時需要看電腦螢幕上顯現的一連串字彙，一次一個。每個字在螢幕上呈現過後，會出現一個大大的綠色字母R或大大的紅色字母F，指示他們應該要記住（R）或忘掉（F）剛剛那個字彙。這種情況類似於學生在課堂上剛聽過一段知識後，老師隨即說「剛才講的東西很重要，考試會考」；但有時是「剛才說的東西有錯」，或者「剛才說的東西不會考，不用記住也沒關係」。我們的實驗對每個字彙做出類似的指示，用「要記住」或「要忘掉」來標記。

接著有一半的人進行九十分鐘午睡，另一半則維持清醒。到了傍晚六點，我們測驗每個人對所有字彙的記憶。我們告訴參與者，不管那個字本來的標記是什麼（「要記住」或「要忘掉」），他們在測驗裡要盡可能回想起每個字。

我們想解答的問題是：睡眠會平等的保留每個字嗎？還是會遵從醒著時看到的指令，根據標記，只記住某些字而忘掉某些字？

結果很清楚。睡眠強而有力的，卻是相當有選擇性的，加強保留了原本標記為「要記住」的字，而主動避免去加強被標記為「要忘掉」的字。沒睡午覺的人，則沒有顯示出如此驚人的記憶差異。[10]

我們學到微妙但重要的一課：睡眠比我們之前想像的更加聰明。與二十世紀和二十一世紀較早期的假定相反，睡眠並不是一視同仁的詳細保存你在白天獲取的所有資訊。睡眠能夠有所區分，優先挑選哪些資訊獲得最終的加強，哪些資訊不用。睡眠達成這個任務的方法，有可能是利用學習之初與資訊掛鉤的標記，或者也有可能在睡眠時才對那些標記加以鑑別。已有許多研究顯示了類似的記憶選擇，不管是發生在白天的小睡或整晚的睡眠。

我們分析那些午睡之人的睡眠紀錄時，又得到另一項啟發。和克里克的預測相反，篩選那些字彙、區分該不該保留的，不是快速動眼睡眠，而是非快速動眼睡眠，特別是靈巧的睡眠紡錘波，在幫助區分該記住和該遺忘之間的差異。午睡時，如果有愈多睡眠紡錘波，參與者根據標記而記得和主動不記的效率也愈得到加強。

至於睡眠紡錘波是如何達成這個聰明的伎倆，現在還不清楚。我們目前發現有可能相關的，是和快速的睡眠紡錘波同步的一個腦部迴路活動。這個活動在記憶儲存地（海馬迴）和意向決定的區域（額葉，如「這件事很重要」或「這無關緊要」即是意向）之間重複來回，在睡眠紡錘波期間，每秒鐘發生十到十五次，或許有助於解釋非快速動眼睡眠為何具有區分性的記憶影響力。就像我們在網路上進行搜尋，或使用購物APP時先用搜尋條件篩選一樣，睡眠紡錘波提供記憶更加精緻的功能，是讓儲存記憶的海馬迴去和精明額葉中的意向篩選器做確認，挑選出你需要儲存的記憶，放棄不需要的記憶。

現在我們正在尋找方法來掌控這種聰明的選擇能力，看看是否能提升記憶的選擇性保存，並忘掉痛苦或有問題的記憶。這種想法或許促成了奧斯卡金像獎電影「王牌冤家」的故事靈感，劇中人人可以透過特殊的腦部掃描機器來消除不想要的記憶。另一方面，我希望在真實世界中發展出可以從個人記憶庫中有選擇性的弱化或消除某些記憶的精準方法，然後運用在臨床上的確切需求，例如創傷、藥物成癮或藥物濫用。

睡眠還能加強其他類型的記憶

目前為止，我描述的研究都只和一種類型的記憶有關，也就是以事實為基礎的記憶，就像記住教科書的內容或某人的名字。然而腦中還有許多不同類型的記憶，例如技能記憶（skill memory）。

以騎腳踏車來說，小時候，你爸媽並不是給你一本《如何騎腳踏車》的教科書，要你好好研讀，然後期待你跨上腳踏車便開始熟練的騎車。沒有人能告訴你如何騎腳踏車。更正確的說，別人是可以試著告訴你，但不管對他們或對你來說，都沒什麼用。如果要學會騎腳踏車，你需要的是實際去做，而非讀書。換句話說，你需要的是練習。每一種動作技能都是如此，不管是學習樂器、運動、動手術，或駕駛飛機。

所謂「肌肉記憶」的說法，其實是一種誤導。肌肉本身並沒有那樣的記憶，如果肌肉沒有連結到腦，就不能進行任何技能活動，肌肉也不能儲存那些技能的操作過程。肌肉記憶，其實是大腦記憶。訓練和加強肌肉可以幫助你把技能記憶的程序執行得更好，但「程序」本身，也就是記憶程式，則確確實實存在於腦中，而且只存在於腦中。

中風病人和鋼琴家的啟發

我在開始探討睡眠對事實學習效果之前多年，曾研究動作技能記憶。有兩項經驗讓我決定進行這些研究。第一件事發生時，我還是英國諾丁罕的大型教學醫院「女王醫學中心」的年輕學生。我當時研究的是運動障礙，特別是脊髓損傷造成的障礙。我嘗試找出把斷掉的脊髓重新接起來的方法，終極目標是讓腦和身體重新連結，可惜那項研究失敗了。但在那段時間，我接觸了各種形式的運動障礙病患，包括中風病人。許多中風病人給我一種深刻印象，是他們在中風之後，運動功能可以逐步恢復，不管是腿、手臂、手指、或語言能力。病人恢復的程度很少達到百分之百，但日復一日、月復一月，他們都有進步。

第二項影響我的重要經驗發生在數年之後，當時我正在攻讀博士學位。那是2000年，科學界正宣布下一個十年是「大腦的十年」，預測神經科學將會有什麼重要的進展（結果那些預測是正確的）。在某個慶祝場合，我受邀進行一場關於睡眠的公開演講。關於睡眠對記憶的影響，當時我們所知相對較少，不過我仍然簡短提到當時尚在雛形的一些發現。

演講之後，有一位氣質不凡的紳士來找我，他給人溫和的印象，身穿帶有黃綠色調的毛呢西裝外套，至今我仍清楚記得。談話很簡短，卻在我的科學研究生涯中占有極大的重要性。他感謝我的演講，介紹自己是個鋼琴家。讓他印象深刻的是，我把睡眠描述為活躍的腦部狀態，我們在這個狀態下或許會回顧甚至強化之前學到的東西。接下來他說的話，讓我思索良久，促成了我後來幾年的研究焦點。鋼琴家說：「身為鋼琴家，我有一種經驗，因為很常發生，不太像是偶然。我有時練彈某支曲子，甚至練到很晚，卻仍彈不好，常常在某個樂章某個同樣的地方一再犯下同樣的錯誤。於是我懷著挫折的心情上床睡覺。但第二天早上醒來，坐回鋼琴前面，我竟能夠彈好了，完美無誤。」

熟練加上睡眠，才能夠生巧

「我竟能夠彈好了。」在我想著如何回應時，這句話在我腦中迴響。我告訴這位紳士，這想法非常引人，而且睡眠幫助音樂家朝向完美演奏，絕對是可能的，只是我並沒有科學上的證據能夠加以支持。他微笑，似乎並不在意缺乏科學實證，他再次謝謝我的演講，向出口走去。而我留在演講廳裡，恍然大悟，這位紳士才剛告訴我的那件事違反了某個教育格言：熟能生巧。這個大家常說且深信不疑的格言，似乎不對。或許是熟練「加上」睡眠，才能夠達到巧妙的境界？

接下來經過三年的研究之後，我發表了一篇相關論文，並在後續研究中蒐集證據，最後終於可以確認這位鋼琴家對於睡眠的美妙直覺。對於因中風受損或受傷的大腦如何能夠「一天天」（或應該說是「一夜夜」）逐漸恢復某種程度的技能運動，這些發現也提供了解釋。

那時我已接受哈佛醫學院的職位，與我當時的指導者，現在是長期合作夥伴兼好友的史提高德（Robert Stickgold），一起嘗試了解腦在沒有進一步練習的狀況下是否能夠繼續學習，又是如何達成的。時間必然發揮某種作用，不過，有三種不同的可能性必須釐清。促成技能記憶到達完美境界的，到底是：一、時間；二、醒著的時間；還是三、睡著的時間呢？

我召集了許多慣用右手的人，讓他們用左手在鍵盤上學會以特定順序打字，例如4-1-3-2-4，而且愈快愈準確愈好。就像學習彈奏鋼琴音階，他們反覆練習這個需要動作技能的序列，共練習十二分鐘，中間只有短暫休息。不出所料的是，在這段練習之後，他們的表現都進步了，畢竟熟能生巧。然後過十二小時再測驗一次。練習過這個序列的人，有一半是在早晨練習，並維持清醒直到當天晚上接受測驗。另一半則是在晚上練習，也是過了約十二小時後再次接受測驗，但中間經過完整的八小時夜間睡眠。

並沒有證據顯示，整天維持醒著的人表現有明顯進步。然而，那些練習後的十二小時之間睡了一晚的人，再測驗時的速度表現上大幅躍升了20%，準確度更提升了將近35%，情形與最初的鋼琴家描述相符。重要的是，那些早晨練習這種動作技能（且到晚上並無進步）的人，再過了十二小時且經過整夜的睡眠後，表現也有同樣的躍升。

換句話說，即使在沒有進一步練習的情況下，你的大腦仍會持續增進技能記憶，這實在相當神奇。然而，這種延宕式的「離線」學習，只有在睡覺時發生，同樣長的時段如果維持清醒便不會發生，而且不管先醒或先睡也都會發生。光是熟練不能生巧，而是練習之後，經過一夜睡眠，才能達到「巧」的境界。我們繼續研究，發現不管你學習的動作序列是長是短（例如4-3-1-2相對於4-2-3-4-2-3-1-4-3-4-1-4），也不管是用到單手或雙手（類似彈鋼琴），這種增進記憶的情形都能發生。

進一步分析運作序列內的各個單元，讓我們發現睡眠到底是如何使技巧完美的。經過長時間的初期訓練後，參與者仍會覺得一個序列（例如4-1-3-2-4）中有某些特定的地方難以克服。在我檢視敲擊鍵盤的速度時，這些問題點的表現也明顯不同，有的是在特定地方暫停的時間特別長，有的是一直在同樣的地方犯錯。舉例來說，相對於完美的打出4-1-3-2-4、4-1-3-2-4，某個人可能會這樣打鍵盤：4-1-3（暫停）2-4、4-1-3（暫停）2-4，就好像一口氣做完整個序列實在太過困難，所以把動作序列分段。不同的人發生暫停問題的位置各有不同，不過幾乎所有人都有一兩個這樣的困難點。我檢驗過的人實在太多了，到後來只要聽到他們訓練時發出的打字聲，我就可以知道每個人的困難點發生在序列的哪裡。

然而在他們睡過一夜之後再度測試時，我耳朵聽到的聲音完全不同。就算我還沒分析數據，也知道發生什麼事：這些人的技術變得精熟了。睡過一覺後，這些人敲擊鍵盤變得流暢無礙。之前的停頓已經消失，現在是不假思索的連續敲出，這就是動作技能學習的終極目標；4-1-3-2-4、4-1-3-2-4、4-1-3-2-4，迅速而近乎完美。睡眠有系統的從動作記憶中辨認出有困難的地方，並加以修正。這個發現讓我重新想起那位鋼琴家所說：「但第二天早上醒來，坐回鋼琴前面，我竟能夠彈好了，完美無誤。」

我在參與者睡過覺後對他們進行腦部掃描，看到這種令人欣喜的技巧進步是如何達成的。再一次，睡眠搬運了記憶，但結果和教科書式記憶的情形不同。相對於儲存事實是把記憶從短期儲存處轉運到長期儲存處，動作記憶則是被轉移到在意識之下獨立運作的腦部迴路，因此這些靈巧的動作變成本能般的習慣。這些動作輕鬆自如的從身體表現出來，不需費力和刻意操作。這表示睡眠幫助大腦把這些動作序列變得自動化、輕鬆自如，就像是第二天性，這也正是許多奧運教練的目標，期望自己的頂尖運動選手技巧能達到完美。

在這項將近十年的研究中，我最後找出了隔夜動作技能提升是發生在哪個睡眠類型，這個發現也帶來社會和醫療上的反思。這種有效率的自動化提升了速度和準確度，與非快速動眼睡眠第二期的量直接相關，在一夜八小時睡眠中的最後兩小時特別多（也就是說，如果你晚上十一點睡著，會落在第二天早上的五點到七點）。沒錯，就是那些美妙的睡眠紡錘波的數量（睡眠紡錘波最豐富的時間，就是醒來之前的那兩個小時），與離線記憶的加強有關聯。

更驚人的事實是，學習過後增加的紡錘波，只在運動皮質上方的頭皮區域偵測得到（就在頭頂前方），在別的區域是沒有的。如果我們在強迫練習動作技能的區域偵測到愈多睡眠紡錘波，醒來後的表現進步愈多。有許多研究團隊也發現類似的「局部睡眠」與學習相關的效應。對於動作技能記憶，睡眠腦波就像個優秀的按摩師，按摩師在為你進行全身按摩時，也能特別加強需要按摩的局部區域；同樣的，睡眠紡錘波在腦的每個部分都會產生，但會特別著重在當天學習時工作得特別努力的局部區域。

提升運動表現的最強因子

與現代生活最有關係的，或許是我們發現的時段效應。睡眠的最後那兩小時，正是許多人認為可以省略來早早開啟一天生活的時間，我們因此錯過了早晨那場睡眠紡錘波的盛宴。這也讓我們想起，典型的奧運教練總是嚴格而規律的要求運動員長時間練習一整天，然後又要運動員第二天一大清早起床繼續訓練。這麼一來，教練可能無意間但很有效的把腦中動作記憶發展的重要階段給抹除了，而那個階段正可以使運動員的技巧更為純熟。

考慮到職業運動場上，金牌和最後一名之間的差異實在非常微小，那麼獲得任何競賽優勢，都有可能影響你是否會聽到自己的國歌在體育館中迴盪，而這就包括了由睡眠自然提供的優勢。委婉的說就是：你若不睡，只怕心碎。

百公尺短跑明星「閃電」波特（Usain Bolt）有多次在賽前小睡一番的事蹟，包括在破世界紀錄前幾小時，以及後來贏得奧運金牌的決賽之前。我們的研究支持他的智慧：白天的小睡，除了可以儲存能量和降低肌肉疲勞，如果含有數量充分的睡眠紡錘波，也會對動作技能記憶帶來顯著的提升。

自從我們的發現之後，有多項研究顯示睡眠可以提升動作技能，無論是青少年、業餘或頂尖運動員，項目包括網球、籃球、足球、美式足球、划船等各式各樣的運動。因為效果太驚人了，在2015年，國際奧林匹克委員會發表了一份共識聲明，強調睡眠對於男女運動員的運動發展具有重要性與必要性。[11]

職業運動團隊對此特別注意，而且理由很充分。最近我在美國和英國分別為幾支國家籃球隊和足球隊進行演講。面對球隊經理、工作人員和球員，我告訴他們，有一種能提升表現的最巧妙、有效與強大（而且合法）的因子，這種因子真正具有使他們贏得比賽的潛力，那就是「睡覺」。

我用超過七百五十份科學研究來支持這項主張，這些研究探討了睡眠和人類表現的關係，其中更有許多特別以職業和頂尖運動員為研究對象。只要一晚睡眠少於八小時，尤其是少於六小時時，就會發生下列狀況：生理上到達筋疲力竭的時間縮短了10%到30%，且有氧能力也會顯著下降；四肢伸展力和垂直跳高也發生類似的損害，肌力強度的最高峰和持續力也下降；還有心血管、代謝、呼吸能力受損會拖累睡眠不足的身體，包括乳酸的累積加快、血氧飽和度降低、血液中的二氧化碳升高，部分原因在於肺可以呼出的空氣量減少。甚至，身體在運動時透過流汗來降溫的能力（這也是達到最佳表現的關鍵之一），也會因為睡眠減少而受損。

然後還有受傷的風險。對所有參賽運動員和他們的教練來說，受傷是最大的夢靨。對職業運動隊伍的經理也是如此，因為運動員就像是昂貴的財務投資。就受傷來說，緩和風險的最佳保險就是睡眠了。2014年有一份針對青少年運動選手的研究[12]，說明比賽期間長期睡眠不足，受傷風險會明顯高很多（圖10）。

運動團隊為選手付出好幾百萬美元，毫不吝惜提供各種醫療和營養照護給這些珍貴的人類資產，以強化他們的優異天賦。然而大部分團隊卻忽視了一項重要元素，使得這些職業優勢大打折扣，這項元素就是選手的睡眠。

即使是意識到賽前睡眠重要性的團隊，聽到我說比賽後的睡眠同樣重要（就算沒有更重要）的時候，仍然嚇了一跳。比賽之後的睡眠會加速生理上的復原，例如一般性發炎的復原、刺激肌肉修復，以及透過葡萄糖和肝醣，幫助細胞重獲能量。

我會給予這些運動團隊整套結構化的睡眠建議，讓他們可以實行，幫助運動員的潛力得以完全發揮。但在那之前，我會先提供來自美國國家籃球協會（NBA）的證據，這份數據測量的是伊格達拉（Andre Iguodala）的睡眠，他目前屬於金州勇士隊，我的在地球隊。根據睡眠追蹤數據，圖11顯示出他一晚睡眠超過八小時和少於八小時的表現：[13]

一般人與病人學習動作技能，也需要仰賴睡眠

當然，從事職業運動的人畢竟是少數。但是我們很多人一生當中，身體會進行許多活動，也必須時時學習新的技能。學習動作與一般身體活動是我們生活的一部分，從很平常的活動（好比學會在新款筆電上打鍵盤，或在不同大小的智慧型手機上發訊息），到很重要的動作（例如有經驗的外科醫師學習操作新的內視鏡，或飛行員學會駕駛不同或新型的飛機）都是，因此我們一直需要且仰賴非快速動眼睡眠，來精進並維持那些動作。

為人父母者可能有興趣知道，人類一生中學習動作技能最驚人的階段，發生在出生後第一年，包含了我們開始站立與行走的時期。難怪我們可以看到，非快速動眼睡眠第二期（包括睡眠紡錘波）的尖峰，就出現在嬰兒從爬行轉換到步行的時段。

轉了一大圈，又回到我多年前在女王醫學中心對於腦部損傷的研究，現在我們發現中風病患的運動功能能夠一天天逐漸恢復，有部分原因來自於睡眠夜復一夜的辛勤工作。中風之後，腦開始重新組織剩下的神經連結，並在損傷區域周圍萌生新的連結。運動功能某種程度上可以恢復，背後原因正在於這種有彈性的組織再生及新連結的誕生。

我們現在已有初步證據，說明睡眠是幫助神經恢復的一項重要因素。當前的睡眠品質可以預測運動功能逐漸回復的情形，以及進一步影響重新學習各種運動技能的成果。[14] 如果有更多類似的發現，那麼睡眠將有可能正式成為腦傷病人的醫療輔助方法，或甚至前面提過的睡眠刺激法也可能成為醫療手段。目前醫學辦不到的許多事，睡眠都可以做到。只要有科學證據能夠證實，我們就應該善加利用這個強而有力的工具，提升病人的福祉。

睡出創意

睡眠對於記憶的最後一項好處，或許也是最驚人的一項就是：創造力。睡眠提供了夜間劇場，你的腦在這座劇場中，可以對儲存其中的大量資訊進行測試、建造連結。這項任務使用了一個奇怪的演算法，傾向於找出距離最遠、最不明顯的連結，與Google搜尋反其道而行。

睡覺時的大腦使用清醒大腦絕不會嘗試的方式，把完全不同的知識連結起來，產生出令人驚豔的問題解決能力。至於這種特異的記憶混搭會產生什麼樣的意識經驗？你或許不會驚訝，這發生在做夢的階段，也就是快速動眼睡眠。

在更後面探討夢的章節中，我們會完整探索快速動眼睡眠的好處，在此我只先簡單說明：快速動眼睡眠做夢階段會把訊息拿去進行鍊金術，由此變出人類歷史上最具顛覆性的非凡想法。

1. “Sleep that kints up the ravell’d sleeve of care,
   The death of each day’s life, sore labour’s bath,
   Balm of hurt minds, great nature’s second course,
   Chief nourisher in life’s feast,—”
   睡眠能解開憂慮的纏絲，
   是每日生命的終章，勞苦疲憊的浴湯，
   是受創心靈的膏藥，偉大自然的主菜，
   更是生命中最滋養的饗宴……
   原文摘自威廉．莎士比亞，《馬克白》（New York: Simnon & Schuster; first edition, 2003），
   美國華府福爾傑莎士比亞圖書館。中譯由譯者根據梁實秋版新譯。
2. 字斟句酌的讀者請勿誤解這個類比，以為我相信人腦或甚至學習和記憶的運作方式和電腦一樣。在某些抽象層面，兩者或許相似，但也有許多明確的不同。人腦並不等於電腦，電腦也不等於人腦，只是有些概念上的類比可以幫助我們了解睡眠的生物過程。
3. Nicholas Hammond, Fragmentary Voices: Memory and Education at Port-Royal (Tübingen, Germany: Narr Dr. Gunter; 2004).
4. J. G. Jenkins and K. M. Dallenbach, “Obliviscence during sleep and waking,” American Journal of Psychology 35 (1924): 605-12.
5. 這些發現或許可以賦予日本「居眠り」文化認知方面的解釋；「居眠り」是指不經意的公然打盹（日文原意是「當場睡著了」）。
6. G. Martin-Ordas and J. Call, “Memory processing in great apes: the effect of time and sleep,” Biology Letters 7, no. 6 (2011): 829-32.
7. 譯注：這是作者摘錄的歌詞，原文是the vision that was plated in my brain／Still remains。
8. 這種技術稱為跨顱直流電刺激（transcranial direct current stimulation, tDCS），和電擊痙攣休克治療法（electroconvulsive shock therapy）不同，後者送進腦中的電壓強了數百到數千倍。在電影「飛越杜鵑窩」中，傑克．尼克遜對這種療法的後果，做出令人印象深刻的詮釋。
9. 這種夜間的再活化方法只會在非快速動眼睡眠起作用，在快速動眼睡眠時期進行並沒有效果。
10. 你甚至可以用獎金鼓勵參與者正確回想出所有的字，避免他們本身遵從標記來作答的傾向，但結果還是一樣。
11. M. F. Bergeron, M. Mountjoy, N. Armstron, M. Chia, et al., “International Olympic Committee consensus statement on youth athletic development,” British Journal of Sports Medicine 49, no. 13 (2015): 843-51.
12. M. D. Milewski et al., “Chronic lack of sleep is associated with increased sports injuries in adolescent athletes,” Journal of Paediatric Orthopaedics 34, no. 2 (2014): 129-33.
13. Ken Berger, “In multibillion-dollar business of NBA, sleep is the biggest debt” (June 7, 2016), accessed at https://www.cbssports.com/nba/news/in-multi-billion-dollar-business -of-nba-sleep-is-the-biggest-debt/.
14. K. Herron, D. Dijk, J. Ellis, J. Sanders, and A. M. Sterr, “Sleep correlates of motor recovery in chronic stroke: a pilot study using sleep diaries and actigraphy,” Journal of Sleep Research 17 (2008): 103; and C. Siengsukon and L. A. Boyd, “Sleep enhances off-line spatial and temporal motor learning after stroke,” Neurorehabilitation & Neural Repair 4, no. 23 (2009): 327–35.