वैज्ञानिकों ने ऐसे अनेक तरीके बताये हैं जिनमें नींद को स्मृति से संबंधित दिखाया गया है। टर्नर, ड्रमंड, सलामत और ब्राउन द्वारा किये गये एक अध्ययन में नींद के अभाव से कार्यरत स्मृति पर प्रभाव पड़ता दिखाया गया। कार्यरत स्मृति महत्वपूर्ण है क्योंकि यह निर्णय लेने, तर्क-वितर्क करने और प्रासंगिक स्मृति जैसे उच्च स्तरीय संज्ञानात्मक कार्यों के अधिक प्रक्रमण और मदद के लिए सूचनाओं को सक्रिय रखता है। अध्ययन में 18 महिलाओं और 22 पुरुषों को चार दिनों की अवधि में प्रति रात सिर्फ 26 मिनट ही सोने की अनुमति दी गयी। इन व्यक्तियों ने पूरे आराम के बाद शुरुआत में संज्ञानात्मक परीक्षण दिए और फिर चार दिनों में नींद के अभाव के दौरान दिन में दो बार परीक्षण किये गये। अंतिम परीक्षण में, नियंत्रित समूह की तुलना में इस नींद-अभावग्रस्त समूह की औसत कार्यरत स्मृति विस्तार में 38% की गिरावट पायी गयी।

REM और धीमी गति (या तरंग) की नींद (SWS) जैसे नींद के कुछ चरणों द्वारा स्मृति अलग तरह से प्रभावित होती जान पड़ती है। बोर्न, रास्च और गेस में उद्धृत, एक अध्ययन में अनेक मानव विषयों का उपयोग किया गया था: जागरण नियंत्रित समूहों और नींद परीक्षण समूहों का. नींद और जागरण समूहों को एक कार्य सिखाया गया और फिर सभी प्रतिभागियों में संतुलित रूप से रात के क्रम में, रात की शुरुआत और देर रात दोनों ही समय परीक्षण किया गया। जब नींद के दौरान उन प्रतिभागियों के मस्तिष्क को स्कैन किया गया तो हिप्नोग्राम ने पाया कि रात के आरंभ में नींद का चरण SWS हावी रहता है, जो नींद चरण गतिविधि का औसतन 23% के आसपास का प्रतिनिधित्व करता है। नियंत्रित समूह की तुलना में, घोषणात्मक स्मृति परीक्षण में आरंभिक-रात्रि परीक्षण समूह ने 16% बेहतर प्रदर्शन किया। देर-रात्रि नींद के दौरान, लगभग 24% के साथ REM सबसे सक्रिय नींद का चरण बन गया और नियंत्रित समूह की तुलना में प्रक्रियात्मक स्मृति परीक्षण में देर-रात्रि परीक्षण समूह ने 25% बेहतर प्रदर्शन किया। इससे पता चलता है कि देर-रात्रि REM-संपन्न नींद से प्रक्रियात्मक स्मृति को लाभ मिलता है, जबकि आरंभिक-रात्रि SWS-संपन्न नींद से घोषणात्मक स्मृति को लाभ होता है।

दत्ता द्वारा किए गए एक अध्ययन में इन परिणामों का परोक्ष रूप से समर्थन किया गया है। 22 नर चूहों को अध्ययन का पात्र बनाया गया था। एक ऐसे डिब्बे का निर्माण किया गया था जिसमें एक चूहा मजे से एक छोर से दूसरे छोर तक आ-जा सके। डिब्बे की तली इस्पात की जाली से बनायी गयी थी। एक ध्वनि के साथ डिब्बे में एक रोशनी चमकती. पांच सेकंड बाद, बिजली का झटका लगाया जाता. झटका शुरू होते ही चूहा डिब्बे के दूसरे छोर पर चला जाता, तब झटका तुरंत ही समाप्त हो जाता. चूहे भी पांच सेकंड देरी का उपयोग करके डिब्बे के दूसरे छोर जा सकते थे और इस तरह झटके से पूरी तरह बच सकते थे। झटके की अवधि कभी भी पाँच सेकंड से अधिक नहीं रही। आधे चूहों पर इसे 30 बार दुहराया गया। अन्य आधे, नियंत्रण समूह, को उसी परीक्षण में रखा गया, लेकिन उनकी प्रतिक्रिया पर ध्यान दिए बिना चूहों को झटका दिया गया। प्रत्येक प्रशिक्षण सत्र के बाद, चूहे को पोलिग्राफिक रिकॉर्डिंग के लिए छह घंटे तक एक रिकॉर्डिंग पिंजरे में रखा जाता. यह प्रक्रिया लगातार तीन दिनों तक दुहरायी गयी। इस अध्ययन में पाया गया परीक्षण के बाद नींद कि नींद रिकॉर्डिंग सत्र के दौरान, चूहों ने नियंत्रण परीक्षणों के बाद की तुलना में, अभ्यास परीक्षणों के बाद REM नींद में 25.47% अधिक समय बिताया. ये परीक्षण बोर्न एट अल. अध्ययन के परिणामों का समर्थन करते हैं, इनसे REM नींद और प्रक्रियात्मक ज्ञान के बीच सहसंबंध का एक स्पष्ट संकेत मिलता है।

दत्ता अध्ययन का एक अवलोकन यह है कि परीक्षण के बाद रिकॉर्डिंग सत्र के दौरान नियंत्रण समूह की तुलना में नींद अभ्यास समूह ने SWS में 180% अधिक समय बिताया. इस तथ्य को कुद्रीमोती, बर्न्स और मैकनौटन द्वारा किये गये एक अध्ययन से समर्थन मिला। इस अध्ययन से पता चलता है कि स्थानिक खोज गतिविधि के बाद, प्रयोग में हिप्पोकैम्पल की कोशिकाओं का पैटर्न SWS के दौरान पुनःसक्रिय होता है। कुद्रीमोती एट अल. के एक अध्ययन में, किसी छोर में इनाम का उपयोग करके सात चूहों को एक रेखीय ट्रैक (मार्ग) में दौड़ाया गया। चूहों को ट्रैक में अनुकूल होने के लिए 30 मिनट तक रहने दिया गया (पूर्व), फिर उन्हें इनाम-आधारित प्रशिक्षण के लिए ट्रैक में 30 मिनट तक दौड़ाया गया (दौड़) और फिर उन्हें 30 मिनट तक आराम करने दिया गया। इन तीन प्रत्येक अवधियों के दौरान, चूहों की नींद के चरणों की सूचना के लिएईईजी डेटा एकत्र किये गये। कुद्रीमोती एट अल. ने SWS (पूर्व) के पूर्व-व्यवहार के दौरान हिप्पोकैम्पल की कोशिकाओं की मीन फायरिंग रेट्स (mean firing rates) को और सात चूहों के औसतन 22 ट्रैक -दौड़ द्वारा SWS (बाद का) के उत्तर-व्यवहार में तीन बार रखे दस मिनट के अवकाश को परिकलित किया। नतीजे बताते हैं कि परीक्षण दौड़ सत्र के बाद के दस मिनट में पूर्व स्तर की तुलना में हिप्पोकैम्पल की कोशिकाओं की मीन फायरिंग रेट में 12% की वृद्धि देखी गयी; हालांकि 20 मिनट के बाद, मीन फायरिंग रेट तेजी से पूर्व स्तर पर वापस लौट गयी। स्थानिक अन्वेषण के बाद SWS के दौरान हिप्पोकैम्पल की कोशिकाओं की फायरिंग में वृद्धि से समझा जा सकता है कि आखिर क्यों दत्ता के अध्ययन में SWS नींद का स्तर बढ़ गया था, क्योंकि यह भी स्थानिक अन्वेषण के एक रूप से संबद्ध था।

SWS के दौरान धीमे दोलन के परिमाण को बढाने के लिए पुरोमुखीय वल्कल (prefrontal cortex) में एकदिश धारा उत्तेजन (direct current stimulation) को शामिल करते हुए एक अध्ययन हुआ (मार्शल एट अल., जैसा की वाकर में उद्धृत, 2009)। एकदिश धारा उत्तेजन ने अगले दिन शब्द-जोड़ी स्मरण में बहुत वृद्धि कर दी, इससे यह प्रमाण मिला कि प्रासंगिक स्मृतियों के समेकन में SWS एक बड़ी भूमिका निभाता है।

विभिन्न अध्ययनों का यह कहना हैं कि नींद और स्मृति के जटिल कार्यों के बीच एक सह-संबंध है। हार्वर्ड के नींद शोधकर्ता सपर और स्टिकगोल्ड का कहना है कि स्मृति और अभ्यास का एक आवश्यक हिस्सा तंत्रिका कोशिका द्रुमाश्म (dendrites) से युक्त होता है, जो नए न्यूरोनल संपर्कों में संगठित होने के लिए कोशिका पिंड को सूचना भेजता है। इस प्रक्रिया की मांग है कि कोई बाहरी जानकारी इन द्रुमाश्मों को प्रस्तुत नहीं की जाय और यह भी कहा गया कि संभवतः इसीलिए नींद के समय स्मृतियां और ज्ञान ठोस और व्यवस्थित होती हैं।

सोने का कर्ज
प्रकार्य
अमानवों में नींद
स्मृति प्रक्रमण