深度睡眠与记忆形成之间的关联

慢波睡眠通过增强大脑皮层的突触连接，在加强记忆方面发挥着至关重要的作用。

　　

慢波睡眠通过增强大脑中的突触连接，在增强记忆方面发挥着至关重要的作用，新的发现表明，通过有针对性的刺激来增强记忆的潜在方法。

近二十年来，科学家们已经知道，深度睡眠期间大脑中缓慢、同步的电波在形成记忆方面起着关键作用。然而，直到现在，根本原因仍不清楚。在《Nature Communications》上发表的一项新研究中，来自柏林慈善机构的研究人员提出了一个解释。他们发现，这些慢波使大脑的长期记忆中心新皮层特别容易接受新信息。这一发现可能为未来更有效的增强记忆治疗铺平道路。

睡眠中记忆是如何形成的

持久记忆是如何形成的？科学家们认为，当我们睡觉时，大脑会回放白天发生的事情，将信息从储存短期记忆的海马体转移到储存长期记忆的新皮层。在这一过程中起关键作用的是“慢波”——深度睡眠时大脑皮层的同步电振荡。这些电波可以用脑电图（EEG）测量，当大量神经元的电活动每秒一次同时上升和下降时就会发生。

“我们已经知道这些电压波动有助于记忆的形成，”慈善大学神经生理学研究所所长、这项新发表的研究的负责人解释说。“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。”慢波或慢振荡是深度睡眠时大脑中产生的一种电波。“德尔塔”波包含在脑电图中显示的特定频率范围。这些是缓慢的脑电波，也可以在睡眠之外出现，作为疾病或紊乱的一部分。这个更广泛的术语有时与“慢波”同义使用。

慢波增强突触

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。”

提高记忆力的潜力

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。

Geiger说：“目前，这些刺激方法正在通过反复试验来优化，这是一个费力而耗时的过程。我们关于完美时间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。”

参考文献：“Membrane potential states gate synaptic consolidation in human neocortical tissue”

关于研究

在治疗耐药性癫痫或脑肿瘤的手术中，由于医学原因，有时需要切除新皮层的一小部分。这些切除的组织样本在体外保存在人工营养液中可存活长达两天。对于这项研究，检查这些有价值的样本需要患者明确的同意，研究团队对参与研究的患者表示深深的感谢。