新发现一种大脑活动在睡眠依赖性记忆巩固中的作用

一项新发现的大脑活动发生在我们睡觉时——动作电位弹幕(BARR)——在记忆巩固过程中，对海马体神经网络的再平衡起着至关重要的作用。这一发现为我们在睡眠时大脑如何在保持稳定的同时保存记忆提供了新的见解。

　　

记忆巩固——一个将近期经历稳定并加强为长期记忆的过程——发生在我们睡觉的时候。在睡眠的非快速眼动(NREM)阶段，海马体神经元表现出被称为锐波涟漪(SWRs)的短脉冲放电活动。众所周知，这些模式对记忆巩固至关重要。然而，海马体在选择性增加放电率后重新平衡其活动的机制尚不清楚。

在一项突破性的研究中，科学家们发现了一种新的神经网络模式，这种模式被称为"BARR"（barrage of activity），起源于海马区CA2，并涉及锥体细胞和一种特殊类型的抑制性神经元。这种BARR活动对于非快速眼动睡眠期间的记忆巩固至关重要，但其具体如何影响大脑的输出和网络平衡，此前一直不甚清楚。

Lindsay Karaba等人利用大规模电生理学研究了小鼠和大鼠在学习任务和睡眠期间海马体不同区域的神经元活动，发现BARR活动与海马尖峰波纹(SWRs)不同，SWRs增加了海马输出，而BARR则减少了输出，从而重新平衡了网络。这项研究利用了光遗传学操作技术，证明了BARR在不同任务中的作用，尤其是其对经验的依赖性。研究还发现，在学习期间活动增加的CA1神经元和集合，在SWRs期间会被重新激活，但在BARR期间则会受到抑制。如果通过沉默CCK+篮子细胞在BARR期间的活动，这种在SWRs期间增加的再激活趋势将不会回到基线，导致CA1集合的同步性提高和记忆巩固受损。

这项研究不仅揭示了大脑在睡眠中如何协调神经元集合的重新激活和同步性，而且保持了网络的整体稳态平衡，为理解睡眠对记忆的影响提供了新的视角。研究结果发表在《Science》杂志上，为未来治疗与记忆相关的疾病提供了可能的新方向 。

非快速眼动(NREM)睡眠是睡眠周期的重要组成部分，包括N1、N2和N3三个阶段，其中N3为最深度睡眠。NREM睡眠对于身心的恢复至关重要。研究表明，睡眠剥夺和睡眠片段化可能会限制你在NREM睡眠中的时间，从而导致健康问题 。

睡眠并非我们想象中的休息状态，而是一个高度活跃的过程。专家们将睡眠分为四个阶段：快速眼动(REM)睡眠和非快速眼动(NREM)睡眠。每个阶段在修复和重建大脑与身体方面都发挥着重要作用。在一整夜中，你会多次循环经历所有四个睡眠阶段，一个完整的周期大约需要90分钟。虽然大多数人将睡眠与做梦联系起来，但实际上在NREM睡眠期间也可能做梦。NREM睡眠似乎在几乎所有动物中都有出现。在夜晚的前半段，大多数人在NREM睡眠中花费的时间更多，整个睡眠周期中大约75%到80%的时间处于NREM睡眠状态。我们将更仔细地研究NREM睡眠的目的及其不同组成部分 。

值得注意的是，NREM睡眠的第一阶段和第二阶段被认为是浅睡眠，而第三阶段NREM睡眠被认为是深度睡眠。在每个阶段，大脑的电活动都会出现特定的标志。这些通常通过它们的频率，或赫兹来描述。数字越大，表示神经元的发射速度越快。当你经历N1、N2和N3阶段的NREM睡眠时，各种身体功能会减慢或完全停止，允许修复和恢复过程接管 。

睡眠的第一阶段，即NREM睡眠的第一阶段，是你打瞌睡时进入的第一阶段。在这个阶段，心跳、眼动、脑波和呼吸活动开始减少。运动活动也减少，尽管你可能会经历所谓的睡眠肌阵挛。N1睡眠的第一次发作通常只持续几分钟。

睡眠的第二阶段，即NREM睡眠的第二阶段，心跳、呼吸、肌肉活动和眼动继续减慢。在这个阶段，你还会出现体温下降。在整个夜晚，你在N2睡眠中度过的时间大约是一半。然而，这个阶段的脑波进一步减慢，但这个阶段也以两种独特的脑活动类型为标志：睡眠纺锤波和K-complexes 。

这些发现为我们提供了关于NREM睡眠在记忆巩固中作用的重要见解，并可能为治疗与记忆丧失相关的疾病开辟新的途径。

“BARR的发现揭示了海马记忆再激活是如何在睡眠期间的记忆巩固中被微妙地控制的，并提供了记忆再激活理论和突触缩减理论之间可能的调和，”Mou Xiang和Ji Daoyun在相关的观点中写道。

A hippocampal circuit mechanism to balance memory reactivation during sleep