相信各位打工人對(duì)熬夜一定不陌生。雖然俗話說(shuō)「人是鐵，飯是鋼」，但其實(shí)比起少吃一頓飯，一宿不睡覺(jué)顯然更令人崩潰！

熬一夜下來(lái)精神恍惚，仿佛昨天發(fā)生的事都不記得了。而且，可千萬(wàn)不要以為這只是隨口說(shuō)說(shuō)！實(shí)際上，記憶與睡眠的關(guān)系可能比過(guò)去想象的更加密切。

最近，牛津大學(xué)研究人員研究了人在睡眠期間大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電信號(hào)的活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)這些活動(dòng)與維持記憶「鞏固」的過(guò)程密切相關(guān)，而且，當(dāng)人處于不同睡眠模式和睡眠階段，對(duì)記憶形成和鞏固的機(jī)制也是不同的。

這個(gè)研究從機(jī)理上解釋了睡眠的必要性：我們?yōu)樯兑X(jué)？為了保持記憶。

這篇文章登上了最新的 Science 封面。

文章提出，記憶的形成過(guò)程，實(shí)際上是大腦選擇了一些新的體驗(yàn)，將其編碼并存儲(chǔ)整合到現(xiàn)有的記憶結(jié)構(gòu)中，同時(shí)根據(jù)需要對(duì)現(xiàn)有記憶進(jìn)行修改和保存，這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。

當(dāng)人處于睡眠狀態(tài)時(shí)，大腦可以在不受外部信息影響的情況下，對(duì)新編碼的記憶進(jìn)行分類和強(qiáng)化，這個(gè)過(guò)程稱為記憶的「鞏固」。

「鞏固」會(huì)形成穩(wěn)定的長(zhǎng)期記憶痕跡。而這個(gè)過(guò)程與大腦內(nèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中極其復(fù)雜的放電活動(dòng)息息相關(guān)。

人的睡眠可分為兩種模式，「快速動(dòng)眼期」和「非快速動(dòng)眼期」。

快速動(dòng)眼期（rapid eye movement，REM）在此睡眠階段中，人的眼球會(huì)快速移動(dòng)，同時(shí)身體肌肉放松，但大腦的神經(jīng)元的活動(dòng)與清醒的時(shí)候幾乎相同。

而「非快速動(dòng)眼睡眠」（NREM）是指沒(méi)有快速動(dòng)眼部運(yùn)動(dòng)的睡眠。此期間大腦的活動(dòng)下降到最低，人體能夠得到完全的舒緩。

以大腦活動(dòng)方式看，兩種睡眠模式是完全不同的。

REM 睡眠和「θ振蕩」

在REM 睡眠期間，人的腦電圖活動(dòng)與清醒期間非常相似，海馬體會(huì)產(chǎn)生「θ振蕩」，這是一種頻率為5-12Hz 的特征波，同時(shí)，在大腦皮層中也能記錄到這種震蕩活動(dòng)。

在人清醒期間，「θ震蕩」會(huì)造成神經(jīng)元細(xì)胞有序放電，引起海馬體活動(dòng)，這些活動(dòng)對(duì)于記憶的編碼和鞏固是至關(guān)重要的。但在REM 睡眠期間，對(duì)大腦神經(jīng)元活動(dòng)方式與θ振蕩的相關(guān)性研究并不多。

盡管迄今為止，REM 睡眠與引發(fā)「θ震蕩」的變化之間的確切聯(lián)系仍不清楚。但有研究表明，若采用外部手段破壞「θ震蕩」，確實(shí)會(huì)對(duì)相關(guān)語(yǔ)境記憶的鞏固過(guò)程造成損害。

NREM 階段，海馬體與腦皮層的「協(xié)調(diào)」

本文研究重點(diǎn)在于NREM睡眠階段。進(jìn)入該階段后，海馬體和大腦皮層活動(dòng)模式會(huì)維持協(xié)調(diào)，這種協(xié)調(diào)可以維持記憶的「鞏固」。

海馬體和大腦皮層的信號(hào)在 NREM 睡眠期間實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)，促進(jìn)長(zhǎng)期記憶的鞏固

對(duì)某一事件的體驗(yàn)，是產(chǎn)生記憶的基本條件，而在事件體驗(yàn)產(chǎn)生時(shí)，海馬體對(duì)記憶的生成和鞏固就已經(jīng)開(kāi)始了。

在NREM睡眠階段，研究人員對(duì)記憶的「鞏固」提出了一個(gè)分兩步的理論假設(shè)。

首先，海馬體中的一組 CA3 和 CA1 細(xì)胞在事件體驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)「θ震蕩」進(jìn)行協(xié)調(diào)，并形成編碼相應(yīng)新信息的細(xì)胞集。

然后，在隨后的睡眠階段，部分CA3會(huì)自發(fā)地觸發(fā)尖波波紋 (SWR)，對(duì)相關(guān)的CA1集合進(jìn)行「重新激活」，并加強(qiáng)彼此之間的連接，最終導(dǎo)致記憶的鞏固。

在研究方法上，研究人員通過(guò)閉環(huán)實(shí)驗(yàn)對(duì)大腦信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，檢測(cè)睡眠模式，同時(shí)使用能夠?qū)崟r(shí)影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的介入方法，自動(dòng)觸發(fā)給定模式的檢測(cè)，以檢驗(yàn)?zāi)硞€(gè)操作是「促進(jìn)」還是「損害」記憶鞏固。

閉環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海馬體中對(duì)部分神經(jīng)細(xì)胞的「重新激活」確實(shí)可以促進(jìn)記憶的鞏固。多睡覺(jué)，保持良好記憶力，是有科學(xué)根據(jù)的。

目前，這項(xiàng)研究主要基于大腦中的海馬體。未來(lái)，研究人員希望以這一發(fā)現(xiàn)為線索，研究更復(fù)雜的大腦結(jié)構(gòu)對(duì)記憶、睡眠的控制作用。

雖然我們可能永遠(yuǎn)無(wú)法就睡眠的記憶功能達(dá)成統(tǒng)一的理論，但對(duì)研究空間進(jìn)行擴(kuò)大，無(wú)疑有助于我們更準(zhǔn)確地了解記憶「維持」與「鞏固」的奧秘。

未來(lái)，一旦確切理解了睡眠與記憶「編碼」、「提取」再到「鞏固」的全過(guò)程，我們離「解開(kāi)大腦奧秘」就會(huì)更進(jìn)一步。

參考鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm8113

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abi8370

本文來(lái)自微信公眾號(hào)“新智元”（ID:AI_era），來(lái)源：Science，編輯：David，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

關(guān)鍵詞： 封面 Science