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想象一下，你是一名学生，现在是期末考试周，你正在为一场大考做准备:你会熬夜还是休息一下?很多眼睛昏昏沉沉的人都知道，睡眠不足会让人很难记住信息。

密歇根大学的两项新研究揭示了这是为什么，以及睡眠和睡眠剥夺期间大脑内部发生了什么，有助于或损害记忆的形成。

特定的神经元可以适应特定的刺激。例如，迷宫中的老鼠一旦到达迷宫中的特定地点，它们的神经元就会被激活。这些被称为“位置神经元”的神经元在人体内也很活跃，帮助人们在环境中导航。

但是在睡眠中会发生什么呢?

密歇根大学医学院麻醉学副教授卡姆兰·迪巴博士说:“如果那个神经元在睡眠中有反应，你能从中推断出什么?”

由Diba和前研究生Kourosh Maboudi博士领导的一项研究总结在《自然》杂志上，研究了海马体中的神经元，海马体是大脑深处与记忆形成有关的海马形状的结构，并发现了一种在动物睡觉时将与位置相关的神经元模式调节可视化的方法。

在休息状态和睡眠中，每隔几秒钟就会有一种被称为尖波涟漪的电活动从海马体发出，持续数小时。

研究人员对这些涟漪的同步程度和传播距离很感兴趣，它们似乎将信息从大脑的一个部分传播到另一个部分。这些放电被认为允许神经元形成和更新记忆，包括地点记忆。

在这项研究中，研究小组在老鼠完成一个新的迷宫后，测量了老鼠在睡眠期间的大脑活动。利用一种被称为贝叶斯学习的统计推断，他们第一次能够追踪到哪些神经元会对迷宫中的哪些位置做出反应。

“假设一个神经元更喜欢迷宫的某个角落。我们可能会看到这个神经元和其他在睡眠中表现出类似偏好的神经元一起被激活。但有时与其他区域相关的神经元可能会与该细胞共同激活。然后我们看到，当我们把它放回迷宫时，神经元的位置偏好发生了变化，这取决于它们在睡眠中激活了哪些细胞，”Diba说。

这种方法使他们能够实时地可视化神经元的可塑性或表征漂移。这也为长期存在的理论提供了更多支持，即睡眠期间神经元的再激活是睡眠对记忆很重要的部分原因。考虑到睡眠的重要性，Diba的团队想看看在睡眠不足的情况下大脑会发生什么。

在同样发表在《自然》杂志上的第二项研究中，由Diba和前研究生Bapun Giri博士领导的研究小组比较了在睡眠和睡眠缺失期间神经元再激活的数量(在迷宫探索过程中被激活的神经元在休息时再次自发地激活)和它们再激活的顺序(量化为重放)。

他们发现，与睡眠剥夺相比，在睡眠中，与重新激活和重放迷宫体验有关的神经元的放电模式更高。

睡眠剥夺与类似或更高频率的锐波波纹相对应，但振幅较低，功率较低。

“然而，在几乎一半的情况下，在睡眠剥夺期间，锐波涟漪期间迷宫体验的重新激活完全被抑制了，”Diba说。

他补充说，当被剥夺睡眠的老鼠能够补充睡眠时，虽然重新激活的情况略有反弹，但与正常睡眠的老鼠相比，这种情况永远不会出现。此外，重放同样受到损害，但当失去的睡眠恢复时，重放并没有恢复。

由于再激活和重放对记忆很重要，研究结果证明了睡眠剥夺对记忆的有害影响。Diba的团队希望继续研究睡眠中记忆处理的本质，为什么它们需要被重新激活，以及睡眠压力对记忆的影响。

其他作者包括Hiroyuki Miyawaki, Caleb Kemere, Nathaniel Kinshy, Utku Kaya和Ted Abel。

更多信息:Bapun Giri等人，睡眠不足减少海马的再激活和重播，Nature(2024)。DOI: 10.1038 / s41586 - 024 - 07538 - 2

Kourosh Maboudi等人，睡眠期间海马表征的回归，Nature(2024)。DOI: 10.1038 / s41586 - 024 - 07397 - x

期刊信息: 自然
由密歇根大学提供
引用当前位置研究揭示了睡眠在记忆形成中的关键作用(2024年6月13日 作品受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。的有限公司 内容仅供参考之用。