ตัวอย่างของการเรียนรู้ในขณะนอนหลับ คือ การเรียนรู้คำในภาษาต่างประเทศ โดยการทดลองนี้ทดลองในผู้ที่พูดภาษาเยอรมันเป็นภาษาหลัก แต่กำลังเริ่มเรียนรู้ภาษาดัตช์ จึงตั้งต้นจากคำศัพท์พื้นฐานง่าย ๆ บางคำ แล้วเข้านอน จากนั้นนักวิจัยได้เปิดเสียงคำศัพท์พื้นฐานเหล่านี้ให้อาสาสมัครกลุ่มหนึ่งฟังขณะหลับ ส่วนอีกกลุ่มหนึ่งไม่ได้เปิดเสียงคำศัพท์พื้นฐานให้ฟังขณะหลับ เมื่อตื่นขึ้นมา พวกเขาได้ทำการทดสอบคำศัพท์ในกลุ่มที่ได้ฟัง ซึ่งผลปรากฏว่ามีการระบุและแปลคำศัพท์ได้ดีขึ้น นอกจากนี้ยังมีการวิจัยในกลุ่มอื่น ๆ โดยให้ฟังคำศัพท์พื้นฐานขณะที่พวกเขาทำกิจกรรมอย่างอื่นขณะรู้สึกตัวด้วย เช่น เดิน ซึ่งผู้ที่เดินไม่ได้จำคำศัพท์เหล่านี้ได้เท่ากับผู้ที่ฟังคำศัพท์ขณะนอนหลับ
ตัวอย่างของการเรียนรู้ในขณะนอนหลับอีกหนึ่งตัวอย่าง คือ การเรียนรู้ทักษะทางดนตรี โดยมีการสอนเล่นกีต้าร์ในท่วงทำนองหนึ่งจากวิดีโอเกม จากนั้นให้อาสาสมัครไปนอน โดยจะมีอาสาสมัครกลุ่มหนึ่งที่ได้ยินเสียงนี้ในขณะที่หลับด้วย ส่วนกลุ่มอื่น ๆ ไม่ได้ฟังเสียงขณะหลับ จากนั้นเมื่อพวกเขาตื่นขึ้นมาก็ให้เล่นท่วงทำนองดังกล่าว ปรากฏว่า อาสาสมัครซึ่งได้ฟังเสียงดนตรีขณะนอนหลับ สามารถเล่นท่วงทำนองดังกล่าวได้ดีกว่าผู้ที่ไม่ได้ฟังดนตรีขณะนอนหลับ
นอกจากนี้ยังมีตัวอย่างการศึกษาก่อนหน้านี้โดยนักประสาทวิทยาชาวฝรั่งเศสทำการทดลองกับอาสาสมัครจำนวน 20 คน ด้วยการเปิดเสียงลักษณะคล้ายกับเสียงซ่าของทีวีในระบบแอนาล็อก (Analog)ที่ไม่มีสัญญาณ สลับกับเสียงอื่น ๆ และขณะที่อาสาสมัครนอนหลับ นักวิจัยก็ได้ทำการเปิดเสียงให้ฟังอีกครั้ง โดยใช้เครื่องตรวจคลื่นไฟฟ้าสมอง (Electroencephalography, EEG) บันทึกข้อมูลเก็บไว้ จากนั้นเมื่ออาสาสมัครตื่นขึ้นมาก็เปิดเสียงดังกล่าวให้ฟังซ้ำ และพบว่า อาสาสมัครสามารถแยกแยะรูปแบบการเปิดเสียงในช่วงของการหลับลึก (REM) ได้ดีกว่า แต่จดจำรูปแบบที่เล่นในช่วงแรกของการนอนหลับที่ยังไม่มีการกลอกลูกตาไปมาหรือช่วงของการหลับตื้น (non-REM) แทบไม่ได้เลย
การนอนและความจำนั้นเกี่ยวข้องกันอย่างลึกซึ้ง แต่ธรรมชาติของกระบวนการ neuroplastic (ความสามารถของสมองในการเปลี่ยนแปลงตลอดอายุไขของบุคคลคนหนึ่ง) ที่ชักนำโดยการนอนหลับยังไม่ชัดเจน นักวิจัยระบุว่าร่องรอยความจำสามารถถูกสร้างขึ้นหรือถูกยับยั้งได้ระหว่างการนอนหลับ ขึ้นกับช่วงเวลาการนอน
อย่างไรก็ตาม ในงานวิจัยล่าสุดของ Philippe Peigneux แห่ง ULB Neuroscience Institute มีข้อมูลเพิ่มเติมที่ชี้ว่า สมองของคนเรามีความสามารถในการเรียนรู้ที่จำกัดระหว่างการนอนหลับในช่วง Slow Wave Sleep (SWS) ซึ่งเป็นช่วงของการหลับที่ลึกที่สุดของการนอนระยะที่ยังไม่มีการกลอกลูกตาไปมาอย่างรวดเร็ว (non-REM) การใช้อุปกรณ์ตรวจสอบอย่างเครื่องบันทึกคลื่นแม่เหล็กสมองหรือ magnetoencephalography (MEG) ทำให้พบว่า ขณะที่นอนหลับสมองสามารถรับรู้เสียงได้เช่นเดียวกับตอนตื่นหรือรู้สึกตัว แต่มันจะไม่สามารถจัดกลุ่มของเสียงที่ได้ยินในขณะนอนหลับตามลำดับที่ถูกต้องได้เหมือนตอนตื่น
การศึกษาวิจัยคงยังไม่จบลงเพียงเท่านั้น ยังมีนักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยจำนวนมากที่ต้องการทราบถึงการทำงานของสมองในระหว่างการนอนหลับซึ่งสัมพันธ์กับการเรียนรู้และการจดจำ อย่างไรก็ตาม ตราบที่พวกเขายังไม่สามารถเปิดเผยข้อเท็จจริงหรือแสดงให้เห็นถึงกระบวนการของสมองต่อการเรียนรู้ขณะนอนหลับได้อย่างชัดเจน เราจึงยังคงต้องพัฒนาสมองด้วยแนวทางอื่น ๆ ที่มีหลักฐานยืนยันแล้ว เช่น การอ่านหนังสือ การนั่งสมาธิ รวมถึงการนอนหลับอย่างเพียงพอด้วย