Nature最新文章：缺觉再补大脑变傻，临考背书等于没背

对小鼠的研究表明，睡眠不足后，与记忆形成有关的一个关键大脑信号会恶化。

　　

当小鼠被剥夺睡眠时，一个与长期记忆相关的关键大脑信号会减弱——这可能有助于解释为什么睡眠不足会破坏记忆的形成。即使是一夜睡眠不足后的正常睡眠也不足以修复大脑信号。

今天发表在《Nature》杂志上的这些研究结果表明，存在一个“记忆处理的关键窗口期”，加州大学旧金山分校的神经科学家Loren Frank说，他没有参与这项研究。“一旦你失去了它，你就失去了它。”

该研究的合著者、密歇根大学安娜堡医学院的计算神经科学家Kamran Diba说，随着时间的推移，这些发现可能会导致有针对性的治疗来改善记忆力。

同步射击

大脑中的神经元很少单独行动;它们是高度相互关联的，经常以一种有节奏或重复的模式一起开火。其中一种模式是锐波波纹，在这种模式中，一大群神经元以极端同步的方式放电，然后另一大群神经元也以同样的方式放电，以此类推，一个接一个地以特定的速度放电。这些涟漪发生在一个叫做海马体的大脑区域，这是记忆形成的关键。这种模式被认为是为了促进与大脑新皮层的交流，而大脑新皮层是储存长期记忆的地方。

它们功能的一个线索是，其中一些涟漪是过去事件中发生的大脑活动模式的加速重新运行。例如，当一只动物来到笼子里的某个特定地点时，海马体中一组特定的神经元会齐声放电，形成对该地点的神经表征。之后，这些相同的神经元可能会参与到锐波涟漪中——就好像它们在快速回放那段经历的片段。

先前的研究发现，当这些涟漪受到干扰时，小鼠在记忆测试中表现不佳。当涟漪延长时，他们在同一测试中的表现也有所提高，这使得纽约市纽约大学朗格尼健康中心(NYU Langone Health)的系统神经科学家Buzsáki将涟漪称为记忆和学习的“认知生物标志物”。Buzsáki自20世纪80年代以来一直在研究这种爆发。

研究人员还注意到，无论是在清醒的时候还是在深度睡眠的时候，锐波涟漪都容易发生，而睡眠中的这种爆发对于将短期知识转化为长期记忆似乎尤为重要。这些涟漪、睡眠和记忆之间的联系是有据可查的，但很少有研究直接操纵睡眠来确定它如何影响这些涟漪，进而影响记忆，Diba说。

警钟

为了了解睡眠不足是如何影响记忆的，Diba和他的同事们记录了七只小鼠在几周内探索迷宫时的海马体活动。研究人员定期扰乱一些动物的睡眠，让其他动物随心所欲地睡觉。

令Diba惊讶的是，被反复唤醒的小鼠与正常睡眠的小鼠相比，有相似甚至更高的锐波涟漪活动水平。但是，涟漪的发射更弱，更没有组织，显示出先前发射模式的重复明显减少。在被剥夺睡眠的动物经过两天的恢复后，先前神经模式的重现有所反弹，但从未达到正常睡眠动物的水平。

Frank说，这项研究清楚地表明，“记忆在经历之后会继续被处理，而后经历处理真的很重要”。这可以解释为什么考试前死记硬背或开夜车可能是一种无效的策略。

他说，这也给研究人员上了重要的一课:考虑到正常睡眠的小鼠和睡眠不足的小鼠有相似数量的涟漪，锐波涟漪的内容比它的数量更重要。

涟漪效应

Buzsáki说，这些发现与他的团队在3月6日发表的数据一致，他们发现动物在清醒时发生的尖波涟漪可能有助于选择哪些经历进入长期记忆。

他说，有可能睡眠不足的小鼠的紊乱的锐波涟漪不允许它们有效地标记长期记忆的经历。因此，动物可能无法在以后的时间里重放这些经历的神经放电。

Buzsáki说，这意味着睡眠中断可以用来阻止记忆进入长期存储，这对那些最近经历过创伤的人来说可能很有用，比如那些患有创伤后应激障碍的人。