深度睡眠如何加深记忆

　　

近20年来，人们已经知道，深度睡眠时大脑中缓慢、同步的电波支持记忆的形成。为什么会这样以前是未知的。现在，来自柏林慈善机构的一组研究人员在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上发表了一篇文章，给出了一个解释。根据这项研究，慢波使长期记忆所在的新皮层特别容易接受信息。这一发现可能有助于优化旨在从外部支持记忆形成的治疗方法。

永久记忆是如何形成的？专家认为，当我们睡觉的时候，我们的大脑会回放当天发生的事情，将信息从短期记忆区域海马体转移到位于大脑新皮层的长期记忆区域。“慢波”在这个过程中尤为关键：在深度睡眠阶段，大脑皮层中出现缓慢、同步的电压振荡。它们可以用脑电图（EEG）测量。当许多神经元的电压每秒一次同时上升和下降时，这种波就产生了。

“我们已经知道这些电压波动有助于记忆的形成，”Geiger教授解释说，他是慈善大学神经生理学研究所所长，也是这项新发表的研究的负责人。“当外界人为地增强慢波睡眠时，记忆力会得到改善。但直到现在我们还不知道的是，当这种情况发生时，大脑内部究竟发生了什么，因为研究人脑内部的信息流是非常困难的。”

慢波强化突触

他和他的团队现在已经使用了极其罕见的完整的人类脑组织，来阐明在深度睡眠中很可能形成记忆的过程。根据他们的发现，慢电波会影响新皮层神经元之间突触连接的强度，从而影响它们的接受能力。

在他们的研究中，研究小组研究了45名在慈善医院、Evangelisches Klinikum Bethel （EvKB）医院或汉堡-埃本多夫大学医学中心（UKE）接受过神经外科手术治疗癫痫或脑肿瘤的患者的完整的新皮层组织样本。研究人员在组织中模拟了深度睡眠时慢脑电波的典型电压波动，然后测量了神经细胞的反应。为了做到这一点，他们使用了精确定位到纳米级的玻璃微移液管。为了“监听”通过组织连接的多个神经细胞之间的通信，他们一次使用了多达10个“移液管触角”——对于这种被称为多片技术的方法来说，这是一个额外的数量。

完美的时机有助于记忆的形成

研究小组发现，在电压波动期间，新皮层神经元之间的突触连接在一个非常特定的时间点上得到最大程度的增强。“当电压从低上升到高时，突触的工作效率最高，”慈善大学神经生理学研究所的研究员、该研究的第一作者Franz Xaver Mittermaier解释说。“在这短暂的时间窗口中，大脑皮层可以被认为处于高度准备状态。如果大脑恰好在这个时候回放一段记忆，它会特别有效地转移到长期记忆中。所以，慢波睡眠显然通过使新皮层在短时间内特别容易接受来支持记忆的形成。”

这些知识可以用来改善记忆，例如老年人轻度认知障碍。世界各地的研究小组都在研究使用细微的电脉冲——经颅电刺激——或声学信号来影响睡眠中的慢波的方法。慈善基金会神经生理学研究所所长Jörg Geiger教授说：“然而，目前这些增产方法都是通过反复试验来优化的，这是一个费力而耗时的过程。我们关于最佳时机的发现可以帮助解决这个问题。现在，它们第一次允许有针对性地开发刺激方法来促进记忆的形成。”