睡眠与学习效率

研究性学习 1 睡眠与学习效率睡眠与学习效率 研究性学习 2 研究小组成员 郑阳锋 郑阳 黄子涛 林晓东 庄铭楠 庄国创 林晓钿 研究小组组长 郑阳锋 指导老师 陈国咏 一 研究的背景 1 人的睡眠分为慢动眼睡眠和快动眼睡眠两个时向 浓度的快动眼睡 眠在记忆储存 维持组织 信息整理及新的学习 表现等都发生在快 动眼睡眠的最后阶段 而快动眼睡眠通常发生在 8 小时睡眠期的后部 并可以持续 90 分钟左右 虽然我们可能并没有觉察到 但是 我们当 中大部分人的睡眠其实都是不够的 这不仅降低了生活质量 还可能 引发疾病 2 为了弥补这种普遍的睡眠不足 马斯博士提倡 小睡 这种小 睡是指每天正式睡眠醒来后再小睡 20 分钟 其效果比晚上早睡要好得 多 3 特别强调的是 现在中小学生虽然说 减负 了 但是由于各种 各样的考试压力 他们并不轻松 很多人睡眠的时间明显不足 与过 去相比 实际上是明松暗紧 这实际上无论对社会还是对家庭都是得 不偿失的 我们认为 只有睡好觉 才能学习好 睡好觉并不会妨碍只有睡好觉 才能学习好 睡好觉并不会妨碍 前程 睡眠时间必须保证 前程 睡眠时间必须保证 二 研究的内容 1 睡眠 睡眠从来就是人们感兴趣的研究课题 因为人的生命约有 1 3 是在 睡眠中度过的 并且睡眠可以恢复精神和解除疲劳 自 20 世纪初 借 助脑电图的分析 发现睡眠时脑电活动呈现特殊慢波 1952 年又有人 发现睡眠过程中经常发生短时间的 快速的眼球运动 并伴有快速低 幅的脑电波 这一重要发现导致睡眠研究的蓬勃发展 已经证明 睡 眠是大脑的主动活动过程 而不是被动的觉醒状态的取消 脑内许多 神经结构和递质参与睡眠的发生和发展 从而开展了梦的生理学研究 以及临床睡眠紊乱症的鉴别诊断和治疗等 但至今对睡眠的起源 研究性学习 3 发生和发展的机制 时相转换的生理基础 以及睡眠如何消除疲劳等 重要问题仍然不甚了解 1 正常睡眠由两个交替出现的不同时相所组成 一个是慢波睡眠 又称非快速眼动睡眠 另一个则是异相睡眠 又称快速眼动睡眠 此 时出现眼球快速运动 并经常做梦 2 慢波睡眠 根据人脑电波的特征 通常将此时相区分为 4 个不 同的期 即相应于睡眠由浅入深的过程 第 1 期常出现在睡眠伊始和 夜间短暂苏醒之后 第 2 期代表浅睡过程 第 3 期代表深睡状态 第 4 期具有消除疲劳的功能 因为人在长时间体力劳动或不睡后 在恢复 睡眠中此期延续很久 随着睡眠由浅入深 意识逐步丧失 血压略降 心率 呼吸减慢 瞳孔缩小 体温和代谢率均下降 尿量减少 胃液 增多 唾液分泌减少 发汗功能增强等 3 异相睡眠 是在睡眠过程中周期出现的一种激动状态 自主神 经系统活动增强 如心率 呼吸加速 血压升高 脑血流及耗氧量均 增加 表现出 3 个特征 低电压 快频脑波 颈部肌肉张力松弛 以及脊髓反射被抑制 此时运动系统受到很强抑制 频繁出现快速 的眼球运动 同时在一些和视觉有关的脑结构 包括大脑皮层视区 出现高大锐波 统称脑桥 膝状体 枕区皮层波 PGO 由于快速眼动 只存在于异相睡眠中 故后者常被叫做快速眼动睡眠 2 研究发现 13 18 岁的青少年每天至少有 9 小时的睡眠 09 00 11 00 精华期 此时为注意力及记忆力最好 为工作与学习的最 佳时段 14 00 15 00 高峰期 是分析力和创造力得以发挥淋漓的极致时段 20 00 22 00 夜修期 此为晚上活动的巅峰时段 建议您善用此时段进 行商议 进修等需要思虑周密的活动 23 00 24 00 夜眠期 经过镇日忙碌 此时应该放松心情进入梦乡梦乡 千 万别让身体过度负荷 那可得不偿失 研究性学习 4 3 睡眠不足的危害 1 影响大脑的创造性思维 科研人员研究认为 人的大脑要思维清晰 反应灵敏 必须要有 充足的睡眠 如果长期睡眠不足 大脑得不到充分的休息 就会影响 大脑的创造性思维和处理事物的能力 2 影响青少年的生长发育 青少年的生长发育除了遗传 营养 锻炼等因素外 还与生长素 的分泌有一定关系 生长素是下丘脑分泌和一种激素 它能促进骨骼 肌肉 脏器的发育 由于生长素的分泌与睡眠密切相关 即在人熟睡 后有一个大的分泌高峰 随后又有几个小的分泌高峰 而在非睡眠状 态 生长素分泌减少 所以 青少年要发育好 长得高 睡眠必须充 足 3 影响皮肤的健康 人的皮肤之所以柔润而有光泽 是依靠皮下组织的毛细血管来提 供充足的营养 睡眠不足会引起皮肤毛细血管瘀滞 循环受阻 使得 皮肤的细胞得不到充足的营养 因而影响皮肤的新陈代谢 加速皮肤 的老化 使皮肤颜色显得晦暗而苍白 尤其眼圈发黑 且易生皱纹 4 导致疾病发生 经常睡眠不足 会使人心情忧虑焦急 免疫力降低 由此会导致 种种疾病发生 如神经衰弱 感冒 胃肠疾病等 睡眠不足还会引起 血中胆固醇含量增高 使得发生心脏病的机会增加 人体的细胞分裂 多在睡眠中进行 睡眠不足或睡眠紊乱 会影响细胞的正常分裂 由 此有可能产生癌细胞的突变而导致癌症的发生 一般说来 不同年龄 的人每天所需的睡眠中学生每天应睡 8 9 小时成年人每天需睡 7 8 个小 时 4 睡眠与学习效率 1 睡眠时大脑并没有休息 夜猫子夜猫子 平均学分绩点低平均学分绩点低 研究性学习 5 为了认识睡眠和记忆间的复杂关系 科学家在过去的十年中 做了大量的实 验研究与临床研究 美国心理学家詹妮弗调查 学生睡眠习惯 后发现 大一学年年末的平均学 分绩点 早睡早起的 云雀 型为 3 18 而 夜猫子 型是 2 48 美国匹兹堡大学的研究人员对 14 岁至 18 岁的青少年进行研究后发现 睡 眠质量很差的学生 数学成绩不太好 睡眠质量较好的学生 容易获得更好的英语 成绩 还一个研究发现还一个研究发现 开夜车开夜车 会使会使 死记硬背死记硬背 的效果下降约的效果下降约 40 40 研究人员由此问 为何睡眠会如此地影响学习效果和成绩 睡眠是否对于我 们处理数学中的抽象问题更为有益 睡眠时仍有脑电波活动 科学家在研究中发现 其实 我们的大脑在睡眠中并没有休息 它仍有高度活 跃的脑部活动 血流量与脑神经元细胞的活性相关 研究人员研究表明 在睡眠状态下 大脑 的脑血流量只减少了 20 脑神经细胞电位反映了人脑的思维活动 研究人员发 现 睡眠中的脑部仍有电流活动 白天小憩也有益 1896 年 2 月 17 日 门捷列夫工作之余打了一个盹 醒来发现自己解决了化 学元素如何按一定的方式进行分组排列的问题 美国加州大学最近的调查显示 对于特定的学习任务 睡了午觉人的学习效 果 好于没有睡午觉的人 种种研究显示 白天小憩或午睡 与夜晚睡眠有同样的效果 但 为何睡眠 会提高学习效率 2 睡眠的功能是处理记忆 研究性学习 6 睡眠增强记忆 人在睡眠中 脑细胞是如何实现对信息的记忆的 科学家提出 记忆 就是细胞之间的联系增强 在记忆过程中 不同的神 经细胞同步发出电子脉冲 从而使这些细胞联系在一起 实现了记忆 人在深度睡眠期间 大脑中会产生一种速度较慢的生物电波 其生成机制人在深度睡眠期间 大脑中会产生一种速度较慢的生物电波 其生成机制 和记忆产生的机制相似 起到了强化记忆的作用和记忆产生的机制相似 起到了强化记忆的作用 美国心理学家詹妮弗计算发现 夜猫子 睡觉晚 但早上却必须早起上 课 他们比 云雀 每晚少睡 41 分钟 学生学习以记忆为主 而睡眠缺失使记睡眠缺失使记 忆形成的能力下降 这可能是他们平均学分绩点低的原因之一忆形成的能力下降 这可能是他们平均学分绩点低的原因之一 睡眠巩固记忆 科学家用大鼠做实验 将一只大鼠放在梭箱内 亮灯几秒钟后给梭箱通电 大鼠受电击拼命奔逃 最后发现梭箱有一个洞 于是钻过去进入了不通电的安 全区 经过十几次的重复 大鼠 学 会了一看到灯光就立即钻洞进入安全区 过了一段时间 老鼠仍能一看到灯光 就立即钻洞逃入安全区 这证明大鼠对 以往的 逃生经验 还有记忆 后来科学家在训练大鼠时 不让它睡眠 结果发现大鼠 逃生 的学习成 绩很差 过了同样的一段时间后 它还将 逃生经验 给忘记了 为何睡眠能让记忆更长久 为何睡眠能让记忆更长久 科学家推测 我们刚学的新知识暂时地被放在大脑的 海马体 区域 而 长久记忆的知识则储存在 新皮层 睡眠时 睡眠时 海马体 缓慢而规律地向 新皮质 脑区放出微弱的电流讯号 这是在将新学的知识从临时仓库 转移这是在将新学的知识从临时仓库 转移 储存到长久的仓库中去 储存到长久的仓库中去 短期记忆 被转化为了 长期记忆 为何人晚自习的学习效率最高 是因为学习后立即睡觉 印在 海马体 脑区的新知识印痕 在还没有淡化前 立刻被搬进了 永久仓库 睡眠腾空睡眠腾空 邮箱邮箱 研究性学习 7 学生们都有这样的感觉 早自习时背书 背外文单词 更容易记住 这是 为什么 科学家试验发现 一夜不睡 将使大脑吸收新知识的能力降低将近 40 这又是为什么 其原因是 睡眠有帮助睡眠有帮助 腾空大脑腾空大脑 的功能的功能 如果连续学习 灌进的新知识挤满了暂时存放它们的 海马体 就像邮 件挤满了信箱 再也不能接收新的邮件一样 睡眠时 知识被转移至容量更大睡眠时 知识被转移至容量更大 的的 新皮质新皮质 这样 满载记忆的 这样 满载记忆的 海马体海马体 被清空了 从而保证有足够空间被清空了 从而保证有足够空间 存放存放 新的记忆 新的记忆 睡眠整理信息 听一位记者朋友讲 她每逢去采访医学专家 采访完后 专业知识 创新 思路 管理高招等 塞进头脑的东西像一大堆乱麻 理不出个头绪 于是干脆 不想 待清晨醒来再想时 一 二 三 四 文章条理清晰了 连大小标题都 跳了出来 为何会如此 因为信息的重组 能在睡眠中解决 科学家研究证实 人在 深睡状态下 海马区域的信息转移到新皮层区域时 并非是简单地搬家 而是 在搬家的过程中 将信息进行分类加工 就像图书管理员将新购进的书 分门 别类地放上一格格书架一样 有的学生 经常熬夜 很用功地学习 但成绩仍差 为何 研究人员认为 有个原因是 缺乏睡眠 扰乱了大脑中整理新记忆的区域 海马体的功能 睡眠有利创新思维 缝纫机的发明者一日夜睡做梦 梦见一群原始人举着长矛刺他 长矛逼近 时 他看到每个矛头都有眼睛样的孔 醒来时他茅塞顿开 得出了创造性的设 想 把缝纫机的针眼设在针尖处 再有 门捷列夫睡梦中发明了 元素周期表 凯库勒睡梦中发现苯的分子 式呈环状 研究性学习 8 我们其实很多人都有这样的经历 昨天晚上还看似不能解决的问题 如一 道数学难题 早上醒来 突然间有了答案 人睡眠时为何会有创新思维 最新研究成果显示 人在深度睡眠中 海马区与多个大脑区域有着紧密的 合作关系 在这样的合作中 大脑活动聚合和处理着白天获得的信息 加强着 对知识的理解 识别 选择和保存着记忆的关键特征 一些很需要或很重要的 知识得到了保留和加强 而一些被认为是多余的知识则被 擦掉 因此留下 来的记忆更为有用 知识经这样的处理后 创新思想便从中跃然而出了 学生 尤其是处于升学阶段 中二 高考 考研 的学生 这种信息整合能 力 以及在此基础上的创新思维是非常重要的 特别是考生 若睡眠不足 影响了创新思维能力 上了考场 面对那些为 拉开分数而设计的难度较大的题目 很可能无法应对 3 迎考更需充足睡眠迎考更需充足睡眠 睡眠不足易致决断失误 美国得克萨斯大学的研究人员选取了 49 名军校学员 要求这些人分别在睡 眠充足及不足的情况下完成所谓的 信息整合 型任务 即凭借对已有信息的 整合分析 迅速作出相应决断 结果发现 睡眠不足时 他们完成信息整合任 务的准确性 会比正常情况下降低 2 4 而睡眠很充足时 准确性会比正常情 况下提高 4 3 为何睡眠不足会降低人的信息整合能力 从而导致决断失误 原因复杂 其中有个原因是 大脑有关区域在缺觉的情况下 会自动关闭 另外 前额皮 质控制的执行功能的能力 在睡眠缺乏后 比其他认知能力 如知觉和记忆测验 更弱 因此提醒 考前熬夜 考场答题时 很可能会判断失误 睡眠不足难集中注意力 研究性学习 9 科研人员把 24 名大学生分成两组 先让他们进行测验 结果两组测验成绩 一样 然后 让一组学生一夜不睡眠 另一组正常睡眠 再进行测验 结果没 有睡眠组学生的测验成绩大大低于正常睡眠组学生的成绩 其中有个原因是 睡眠的缺乏 导致前额顶叶承担认知任务的注意力的网 络活性减少了 研究人员还怀疑 睡眠缺失导致记忆编码不足 从而使人不能 集中注意力 上了考场 需要精神专注的答题 自然需要好的睡眠 睡眠不足产生 假记忆 郑阳德国的神经科学家近期做了一个 假记忆 的测试 参加试验的大学 生被要求先学习一连串儿的单词 如声音 钢琴 乐队 音调 歌曲等等 然 后 一半学生去睡觉 一半人则继续保持清醒 33 小时 44 小时后 让这