奖励可以改善视觉感知学习——但只有在人们睡觉之后

过去的研究发现，在视觉感知任务中奖励参与者会导致表现的提高。然而，新的研究表明，只有当参与者在完成任务后睡觉时，这些表现才会有所提高。

这项新发现可能对那些想要做出牺牲的学生有特别的影响睡眠研究报告的通讯作者、布朗大学认知、语言和心理科学教授Yuka Sasaki说，他们更喜欢深夜学习。

“大学生学习非常努力，他们有时会缩短睡眠时间，”佐佐木说。“但他们需要睡眠来保持学习。”

这项研究发表在本月的《科学》杂志上美国国家科学院院刊，年轻人被要求在繁忙的背景下识别一个字母和一组线条的方向。一些参与者被告知在活动开始前的几个小时内不要进食或饮水任务然后给他们几滴水作为正确回答的奖励。与训练中没有得到奖励的小组相比，得到奖励的参与者表现出了显著的成绩提升——但前提是他们在训练结束后睡觉。这一发现表明，直到人们入睡，奖励才会改善视觉感知学习。

研究人员认为，奖励(或对奖励的预期)会加强神经回路在大脑的奖励区域和视觉区域之间，这些回路更有可能在睡眠期间重新激活，以促进任务学习。事实上，在训练后的睡眠中，脑电图(EEG)记录发现，大脑的前额叶和奖励处理区域的激活增加，而大脑未训练的视觉区域的激活减少。

这种激活模式可能可以用过去的研究来解释，这些研究表明，大脑的前额叶奖励处理区域发送信号来抑制视觉处理区域的一些神经元。因此，不相关的连接被修剪，最有效的连接被保留，任务性能得到提高。

该研究还检查了激活模式发生的时间。在快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠期间，大脑未经训练的视觉区域的激活程度都有所降低，但前额叶和奖励处理区域只在快速眼动睡眠期间活跃。快速眼动睡眠似乎对任务学习特别重要——可能是因为在这一睡眠阶段连接被重新组织和优化——它可能与大脑奖励处理区域的激活有关。与这一理论相一致的是，与训练期间没有得到奖励的参与者相比，获得奖励的研究参与者表现出更长的快速眼动睡眠时间。

佐佐木补充说，与金钱等奖励相比，食物和水等基于身体的奖励可能对神经回路有更强的影响。

“缺水可能是最根本的问题，”她说。“当你真的很渴的时候，你会得到水作为奖励，这种奖励的影响可能会更普遍大脑．"

未来的研究可以考察其他类型的学习，如运动学习和联想学习，是否也受益于奖励和睡眠之间的相互作用。

展望未来，佐佐木希望这项研究能鼓励睡眠研究人员和研究睡眠的科学家之间的合作强化学习．

她说:“强化学习是神经科学领域的热门话题，但它与睡眠研究的互动并不多。”“因此，这可能会导致更多跨学科的工作。”