短时间的清醒休息与小睡后记忆保持效果相当：一项初步研究

《Biological Psychology》：Comparable memory retention following brief periods of wakeful rest and napping: A pilot study

　　

•单变量ERP分析与MVPA联合表征了与提取相关的活动。
•清醒休息与同等时长的打盹产生了可比的整体记忆保持。
•清醒休息与打盹表现出相似的提取相关神经活动模式。

引言
人类清醒时间的大约一半处于离线状态，这种状态与外部环境脱节。在这些时段中，个体通常会进行神游，对当前任务的专注度降低。从表层来看，这类间隔可能被视作低效且无产出的（Killingsworth和Gilbert, 2010, Wamsley, 2022）。然而，不断涌现的证据表明，清醒休息在记忆巩固中发挥着关键作用（Buch等, 2021, Dastgheib等, 2022, Wamsley, 2022, Weng等, 2025）。与持续时间相当认知或感觉运动任务相比，编码后进行一段时间的安静清醒休息已被证明有助于陈述性记忆的保持，并提升程序性记忆任务的表现（Brokaw等, 2016, Dewar等, 2012, Humiston和Wamsley, 2018, Weng等, 2025）。这些益处可能归因于当认知和注意力需求最小化时优先发生的主动记忆再激活和巩固过程（Wamsley, 2019）。睡眠是另一种休息状态，其有益的记忆巩固作用已被广泛认可（Diekelmann和Born, 2010, Rasch和Born, 2013）。然而，清醒休息所带来的记忆保持益处是否与睡眠相当仍有待进一步研究。

新近编码的记忆痕迹极易受到干扰和衰减，通常导致遗忘。巩固过程会强化新近编码的表征并将其整合到既有的知识网络中，从而稳定原本脆弱的记忆痕迹（Paller等, 2021, Rasch和Born, 2013）。睡眠长期以来被认为是一种有利于巩固的状态，有助于形成长期记忆（Diekelmann和Born, 2010, Paller等, 2021, Rasch和Born, 2013, Walker和Stickgold, 2004）。然而，越来越多的证据表明，睡眠并非唯一支持这一过程的脑状态。近期研究已证明，清醒状态，特别是安静且不受打扰的休息时段，也能促进巩固（Wamsley, 2022, Weng等, 2025）。

清醒休息与睡眠表现出若干趋同特征。在这两种状态下，大脑都处于外部刺激减弱的环境。先前的研究曾指出，记忆编码与巩固可能是互斥的过程，因为它们依赖于重叠的神经资源（Buzsáki, 1998, Rasch和Born, 2013, Wamsley, 2022）。根据记忆两阶段模型，新信息最初被编码并存储在海马体的临时存储系统中，从而实现信息的快速存储。在随后的巩固阶段，这些新近形成的记忆痕迹会经历反复再激活，促进其逐步整合到大脑皮层的长期存储系统中，并进一步强化记忆表征（Rasch & Born, 2013）。海马体与大脑皮层分别作为临时存储和长期存储系统，不仅参与巩固过程，也参与编码过程。在编码期间，新获取的信息从各种皮层区域传向海马体；而在巩固期间，信息传递被认为朝相反方向进行。从这一角度看，编码与巩固可能不会同时发生，因为持续进行的编码活动可能会干扰巩固过程（Born和Wilhelm, 2012, Buzsáki, 1996, Rasch和Born, 2013）。因此，巩固更可能在刺激减少的条件下发生，例如睡眠和清醒休息期间。在更深层次上，清醒休息与睡眠共享支持记忆巩固的重叠机制。神经重放/再激活（即先前学习信息的神经活动模式的重新建立）（Carr等, 2011, Hermans等, 2017, Mednick等, 2011, Tambini和Davachi, 2019），海马尖波涟漪（SWRs）（Axmacher等, 2008, Hussin等, 2020, Leonard等, 2015），以及皮层慢振荡（Assenza等, 2015, Brokaw等, 2016, Sachdev等, 2015），这些在睡眠中已被广泛确立为巩固的标志，在清醒休息期间也已被观察到。综合来看，这些共同点可能有助于解释为何清醒休息与睡眠一样支持记忆巩固、增强保持并减弱遗忘。

近期研究探讨了清醒休息的记忆益处是否与等时长的睡眠相当。一些研究结果表明，清醒休息可能带来与睡眠后相似的益处。Wang等（2021）发现，30分钟的清醒休息和30分钟的打盹均显著增强了单词保持并提升了运动序列学习任务表现。值得注意的是，他们未发现两种状态之间显著差异。类似地，Gottselig等（2004）报道，在2小时的延迟之后，清醒休息与打盹均对学习听觉音调序列产生了类似的改善，两种条件之间未见显著差异。然而，现有证据仍然有限且不完全一致。其他研究则报道编码后的清醒休息并不能带来与睡眠后相当的记忆益处（Piosczyk等, 2013, Tucker等, 2020）。鉴于研究数量有限且现有发现不一致，仍需更多实验证据来确定清醒休息与睡眠对记忆保持的作用是否相当。

以往研究主要关注记住的项目数量，而对细粒度细节的记忆关注较少（King和Nicosia, 2022, Varma等, 2017）。这类细节信息的保持对于成功的模式分离至关重要，模式分离是指将新编码的记忆痕迹与之前存储的表征正交化，以减少重叠并区分相似表征，从而将干扰降至最低（Hunsaker和Kesner, 2013, Stark等, 2019, Yassa和Stark, 2011）。传统的旧/新识别任务通常根据对先前学习项目的正确识别来评估记忆表现。然而，此类任务主要反映整体项目识别，可能不足以捕捉基于细节的记忆区分。因此，本研究采用了一种涉及目标、目标相似诱饵和新异干扰项的记忆相似性任务，以同时评估整体项目识别与基于细节的记忆区分。

在大多数先前的研究中，清醒休息与睡眠对记忆保持的影响主要通过行为表现指标来评估（Gottselig等, 2004, Piosczyk等, 2013, Tucker等, 2020, Wang等, 2021）。即便清醒休息产生了与睡眠后相当的行为表现，这种行为的相似性也并不必然意味着二者具有相似的潜在提取相关神经过程。

早前额负性成分（FN400）和顶叶晚正成分（LPC）是与识别记忆相关的两个关键电生理成分。FN400被认为反映了熟悉感，即一种快速且自动地感到某项目是"熟悉的"或"刚刚认知到的"（Curran和Cleary, 2003, Nie等, 2023, Tsivilis等, 2015, Yonelinas, 2002）。LPC被认为反映了显式的详细回忆，这是一种更慢的与具体细节提取相关的过程（Curran和Cleary, 2003, Nie等, 2023, Tsivilis等, 2015, Yonelinas, 2002）。对于FN400和LPC，正确识别的旧项目通常诱发比被正确拒绝的新项目更正向的振幅（Curran和Cleary, 2003, Nie等, 2023, Tsivilis等, 2015, Yonelinas, 2002）。在此背景下，本研究聚焦FN400和LPC，以考察清醒休息后的提取相关神经活动模式是否类似于睡眠后所观察到的模式。此外，本研究在旧/新识别测试中加入了目标相似诱饵，以评估细节记忆保持情况。Anderson等提出，事件相关电位（ERP）对正确识别的诱饵所做出的反应与对旧项目的反应相比，更接近于对新型项目的反应（Anderson等, 2017）。这种模式可能产生于：诱饵刺激的呈现会触发或再激活先前编码的目标项目记忆表征，随后检测到诱饵与存储表征之间的不匹配（Anderson等, 2017, Morcom, 2015）。由于记忆表征的成功提取或再激活在一定程度上取决于其保留程度（Guskjolen & Cembrowski, 2023），我们假设，在项目特定细节保留较差的个体中，诱饵诱发的ERP将更接近旧项目ERP而非新型项目ERP。相反，项目特定细节保留较好的个体中，诱饵诱发的ERP将更接近新型项目ERP而非旧项目ERP。因此，本研究的核心目标之一是确定清醒休息与睡眠后对诱饵的ERP反应更接近旧项目还是新型项目的反应，以及这些反应模式在两种状态下是否相似。

为了充分利用全脑脑电图（EEG）信息，我们采用了多变量模式分析（MVPA）来检测与记忆提取相关的神经表征。与传统聚焦于预设脑区与时窗内EEG信号的ERP方法不同，MVPA利用全脑活动来刻画时间动态的神经模式并评估其稳定性，具有更高的敏感性（de Vries等, 2019, Fahrenfort等, 2018, Sharifian等, 2021）。如上所述，记忆保持质量会影响随后的提取表现（Guskjolen & Cembrowski, 2023）。相应地，我们假设记忆保持较好的个体在不同图片类型之间会表现出更具区分度的神经活动模式。基于此框架，本研究进一步考察了清醒休息与睡眠后提取记忆时是否出现可比的神经活动模式。具体而言，我们检验了涉及目标、干扰项和诱饵的成对分类解码表现，在清醒休息与睡眠条件下是否具有可比性。

在本研究中，我们采用了一种记忆区分任务，将目标相似诱饵纳入传统的旧/新识别范式。这一设计使我们能够同时评估整体项目识别与基于细节的记忆区分（Stark等, 2019）。在编码之后，参与者接受三种20分钟延迟条件之一：清醒休息、游戏或打盹。在延迟之后，他们完成旧/新识别测试。除行为指标外，还采用单变量ERP分析与多变量模式分析来考察提取相关神经活动。

为了考察自然发生的清醒与睡眠对记忆保持的影响，延迟期间未实施任何使参与者保持清醒或诱导睡眠的额外程序。随后，根据延迟期间采集的EEG记录将参与者归类为清醒或睡眠状态（Tucker等, 2020）。

出于方法论与实践方面的考虑，延迟时间设置为20分钟。首先，清醒休息与打盹条件需匹配时长以确保两种状态之间具有可比性。如果延迟时间过长，清醒休息组的参与者可能会睡着。已有研究指出，在黑暗环境中维持超过约30分钟的清醒是困难的（Wamsley, 2022）。相反，如果延迟时间过短，打盹组的参与者可能没有足够的时间进入睡眠。此外，使用相对较短的延迟时间提高了设计的生态效度，因为在现代快节奏的生活方式中，长时间休息的机会往往有限。此外，较长的打盹更有可能进入睡眠的较深阶段，从而增加睡眠惰性的可能性，可能妨碍快速恢复学习或工作。相比之下，短打盹降低了进入深睡的概率，从而最小化了唤醒时的睡眠惰性，有利于更快地恢复警觉性（Leong等, 2023）。

我们假设：（1）清醒休息后的记忆表现将与打盹后相当；（2）清醒休息后由旧图片和新图片诱发的FN400和LPC模式将与打盹后所观察到的相似，而相似图片诱发的ERP反应将更接近新图片所诱发的反应而非旧图片；以及（3）在涉及目标、干扰项与诱饵的成对分类解码中，清醒休息后的解码特征将与打盹后观察到的相似。

参与者
所需样本量使用G*Power 3.1.9.7进行单因素方差分析（ANOVA）来确定。基于Wang等（2021）得出的效应量0.40、α水平0.05以及统计功效0.80，分析结果显示至少需要66名参与者。健康参与者通过在线公告和校园海报在西南大学招募。

共有200多名个体报名参与本研究，并完成了在线人口学特征调查。RG（休息组）、GG（游戏组）和NG（小睡组）的人口学信息见表1。三组在基线测量中未观察到具有统计学意义的显著差异（p > 0.05）。此外，在学习阶段前和再认测试阶段前，PVT表现和SSS得分均未观察到显著的组间差异（p > 0.05）。NG的睡眠参数见表2。该组参与者平均睡眠时间为12.87 ± 3.92分钟。

记忆表现：在编码阶段期间……

讨论：行为结果表明，在编码后20分钟的延迟期内，清醒休息和小睡均能促进比游戏更好的总体项目记忆，且RG与NG之间无显著差异。贝叶斯等效检验进一步提供了中等强度的证据，支持RG与NG之间总体项目记忆表现相当。相比之下，在基于细节的记忆保持中未观察到显著的组间差异。ERP结果显示了FN400和LPC新旧效应。

结论：总体而言，在编码后短时间内，短暂的清醒休息能够支持与浅睡小睡后相当水平的总体再认记忆保持。这些发现拓宽了我们对清醒休息功能角色的理解，为睡眠之外的记忆保持研究开辟了新的途径，并为其在教育及职业环境中的潜在应用奠定了基础。

伦理声明：所有参与者或其法定代理人均已签署书面知情同意书，同意参与本研究并发表相关文章。研究过程中已遵守参与者的隐私权。本研究的研究活动符合当地相关法律、监管框架和指南。本研究已通过西南大学人体研究伦理委员会的审批（批准编号：H25139）。

资助声明：本研究得到中国国家自然科学基金（32471095）、中国国家社会科学基金（No. 22&ZD184）以及西南大学研究生科技创新项目（SWUB24023）的支持。

CRediT作者贡献声明：Simon Theodor Jülich：审稿与编辑。Xu Lei：审稿与编辑、验证、监督、资源、项目管理、方法论、资金获取、概念构思。Siyu Wang：数据管理。Yuanyuan Chen：数据管理。Ruyue Xie：审稿与编辑、方法论。Zhongqian Cao：数据管理。Linman Weng：审稿与编辑、初稿撰写、可视化、方法论、调查、形式分析、数据管理、概念构思。

写作过程中生成式AI及AI辅助技术声明：作者未使用生成式AI技术来准备本作品。

利益冲突声明：作者声明不存在任何利益冲突。作者声明不存在已知的、可能影响本文所报告工作的财务利益或个人关系方面的竞争利益。

Linman Weng | Ruyue Xie | Zhongqian Cao | Siyu Wang | Yuanyuan Chen | Simon Theodor Jülich | Xu Lei