文/清華大學教育與學習科技系兼任助理教授 彭志業
編輯/321小編
圖/Adda
在這個步調緊湊、資訊爆炸的時代,許多人視睡眠為「可有可無」的選項,甚至將「熬夜」、「拼命」視為努力的象徵。實際上,科學研究早已證實,睡眠對於維持大腦與身體健康有著不可取代的重要性。從腦神經網絡、執行功能、記憶力的調節,到呼吸健康的維持,睡眠的角色無所不在。
一、睡眠剝奪與大腦預設模式網路
大腦有一個叫「預設模式網路」(Default Mode Network, DMN)的系統,負責處理我們休息時的大腦活動。這個網絡在我們清醒且沒有專注於外在任務時最為活躍,和心智漫遊、自我反思、計畫未來等功能緊密相關。當我們長期或短期缺乏睡眠(睡眠剝奪)時,DMN會受到明顯影響。
研究發現,經過一晚(或更長時間)無法入睡後,DMN的功能連結下降。這代表大腦的不同區域之間協調性降低,容易產生注意力渙散、記憶困難和情緒調節失常。甚至有研究透過腦影像發現,就算執行簡單的認知任務,睡眠剝奪者的DMN也無法像平常一樣有效「轉換」與「關閉」,呈現一種過度活躍而造成分心的狀態。
二、睡眠呼吸障礙與執行功能
睡眠呼吸障礙(如阻塞型睡眠呼吸中止症,OSA)對於大腦高階功能的危害。OSA患者在睡眠時反覆出現呼吸暫停與血氧下降,雖然本人可能對夜間這些事件不自覺,但這些微醒和缺氧現象已經嚴重破壞大腦休息與修復。
睡眠呼吸障礙最主要影響大腦的執行功能,包括注意力、工作記憶、決策能力、自我控制(例如情緒管理、衝動壓抑等)。執行功能好比大腦的「CEO」,掌管著規劃、組織、切換任務、監控錯誤等重要認知歷程。有OSA的成年人與兒童普遍在上述能力上分數較低,容易表現出容易分心、學習困難、反應遲緩、社交困擾等情形。幸好,針對OSA的治療(例如持續正壓呼吸器CPAP)已有不少證據證實能有效改善患者的病理性嗜睡,同步改善注意力、工作記憶與反應控制力。
三、睡眠限制對抑制功能的損害
所謂「睡眠限制」指的是長期或階段性自願安排較短睡眠(例如每天只睡四至六小時),這與「剝奪」不同,往往與現代人日夜顛倒、工時過長或應付考試等短暫行為相關。許多研究指出,連續幾天睡眠限制不僅會影響總體認知表現,特別會損及「抑制功能」(inhibitory control)。
抑制功能屬於執行功能家族,是讓我們能「壓下」不適當衝動,調適行為至符合社會規範的重要能力。例如過馬路時臨時出現危險,能否即時煞住腳步,就是「抑制功能」發揮結果。當睡眠時數被限制,每晚睡眠少於六小時時,人體的抑制功能顯著下降,不僅更容易為各種誘惑所動搖,也更難及時察覺與修正錯誤行為。
四、短暫小睡對記憶功能的保護與強化
既然缺乏或限制睡眠對大腦傷害這麼大,有沒有「補救」或「急救」之道?短暫小睡(nap)成了科學家關注的焦點。研究顯示,20至30分鐘的小睡,可以有效提升學習新知的能力、強化記憶鞏固,甚至有助於提升專注力與創意思考。
為什麼小睡能如此有效?記憶分成若干階段——「編碼」、「鞏固」和「檢索」。學習新事物後的大腦其實需要「空檔」來穩定新記憶,這正是小睡發揮作用之處。特別是進入較淺層的NREM睡眠階段,腦部可以從短時記憶轉換成長時記憶,因此,短短的20-30分鐘小睡,有助於提升新知識(例如新語言詞彙、技術技能)的保留力。小睡也能緩衝過度疲勞,恢復專注力和警覺度,是高壓生活中的「以逸待勞」。
總之,健康的睡眠對學習能力至關重要。充足的睡眠有助於記憶鞏固、注意力集中和情緒穩定,從而提升學習效果。睡眠不足會導致認知功能下降,影響思維清晰度和問題解決能力,進而妨礙學習進程。因此,保持良好的睡眠習慣對於提高學習效率和學業成就非常重要。
參考文獻:
1.Alhola, P., & Polo-Kantola, P. (2007). Sleep deprivation: Impact on cognitive performance. Neuropsychiatric disease and treatment,3(5),553-567.
2.Beebe, D. W., & Gozal, D. (2002). Obstructive sleep apnea and the prefrontal cortex: Towards a comprehensive model linking nocturnal upper airway obstruction to daytime cognitive and behavioral deficits. Journal of Sleep Research,11(1),1-16.
3.Bucks, R. S., Olaithe, M., & Eastwood, P. (2013). Neurocognitive function in obstructive sleep apnoea: A meta‐review. Respirology,18(1),61-70.
4.De Havas, J. A., Parimal, S., Soon, C. S., & Chee, M. W. (2012). Sleep deprivation reduces default mode network connectivity and anti-correlation during rest and task performance. NeuroImage,59(2),1745-1751.
5.Durmer, J. S., & Dinges, D. F. (2005). Neurocognitive consequences of sleep deprivation. Seminars in Neurology,25(1),117-129.
6.Ferini-Strambi, L., et al. (2003). Executive dysfunction in patients with obstructive sleep apnea syndrome: an update. Journal of sleep research,12(1),29-34.
7.Lahl, O., Wispel, C., Willigens, B., & Pietrowsky, R. (2008). An ultra short episode of sleep is sufficient to promote declarative memory performance. Journal of Sleep Research,17(1),3-10.
8.Mednick, S., Nakayama, K., & Stickgold, R. (2003). Sleep-dependent learning: a nap is as good as a night. Nature Neuroscience,6(7),697-698.
9.Walker, M. P., & Stickgold, R. (2006). Sleep, memory, and plasticity. Annual Review of Psychology,57,139-166.
10.Yeo, B. T., et al. (2011). The organization of the human cerebral cortex estimated by intrinsic functional connectivity. Journal of Neurophysiology,106(3),1125-1165.