一项在大鼠身上的研究显示，当它们的睡眠被打断时，与记忆形成相关的关键大脑信号会退化。这可能解释了为什么睡眠不足会扰乱记忆形成。即使在一个糟糕的夜晚之后有正常的睡眠，脑信号也无法完全恢复。

这项研究今天发表在《自然》杂志上。未参与该研究的加州大学旧金山分校的神经科学家Loren Frank表示，这些结果表明存在一个“记忆处理的关键窗口”。“一旦错过了，就无法弥补。”

密歇根大学医学院计算神经科学家兼研究合著者Kamran Diba表示，随着时间的推移，这些发现可能会导致针对记忆改善的治疗方法。

协同发射

大脑中的神经元很少单独行动；它们高度互联，通常以有节奏或重复的模式一起发射。其中一种模式是尖波涟漪，即一大群神经元极为同步地发射，然后另一大群神经元以同样的方式依次发射。这些涟漪发生在海马体中，海马体是记忆形成的关键区域。这些模式被认为有助于与新皮质的通信，新皮质是长期记忆储存的地方。

它们功能的一个线索是，这些涟漪中的一些是过去事件中大脑活动模式的加速重演。例如，当动物访问笼子里的某个特定地点时，海马体中的一组特定神经元会同步发射，创建该位置的神经表示。后来，这些相同的神经元可能会参与尖波涟漪，仿佛它们在快速重播那段经历的片段。

之前的研究发现，当这些涟漪受到干扰时，老鼠在记忆测试中表现不佳。而当涟漪时间延长时，它们在同一测试中的表现有所改善。这使得自1980年代以来一直研究这些爆发的系统神经科学家György Buzsáki将涟漪称为记忆和学习的“认知生物标志”。

研究人员还注意到，尖波涟漪倾向于在深度睡眠期间以及清醒时发生，并且这些睡眠期间的爆发似乎对于将短期知识转化为长期记忆尤为重要。这些涟漪、睡眠和记忆之间的联系已经有充分记录，但直接操控睡眠以确定其如何影响这些涟漪进而影响记忆的研究却很少。

唤醒呼叫

为了理解糟糕的睡眠如何影响记忆，Diba和他的同事记录了七只大鼠在几周内探索迷宫时的海马体活动。研究人员定期打断一些动物的睡眠，让其他动物随意睡眠。

令Diba惊讶的是，反复被唤醒的大鼠的尖波涟漪活动水平与正常睡眠的大鼠相似，甚至更高。但这些涟漪的发射较弱且不那么有序，之前发射模式的重复显著减少。在睡眠不足的动物恢复两天后，以前的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表示，这项研究清楚地表明“记忆在经历后继续被处理，而这种经历后的处理非常重要。”他补充说，这可以解释为什么在考试前突击复习或熬夜可能是无效的策略。

他还指出，这教会了研究人员一个重要的教训：尖波涟漪的内容比数量更重要，因为正常睡眠的大鼠和睡眠不足的大鼠的涟漪数量相似。

涟漪效应

Buzsáki表示，这些发现与他的小组在三月发表的数据一致，后者发现动物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，睡眠不足的大鼠的无序尖波涟漪可能无法有效地标记经历进入长期记忆。结果，动物可能无法在以后重播这些经历。这些发现意味着，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可能有用，比如患有创伤后应激障碍(PTSD)的人，Buzsáki说。

尽管如此，利用这一机制进行治疗还需要更多研究来确定其安全性和有效性。研究人员希望，未来的研究可以深入探讨如何利用这些发现来开发新的记忆治疗方法。

Diba和他的团队的研究为我们理解睡眠与记忆之间的复杂关系提供了新的视角。这一发现不仅揭示了为什么睡眠对记忆形成如此重要，还可能为未来的记忆改善和创伤治疗提供新的方向。

总的来说，这项研究强调了优质睡眠的重要性，并提醒我们在日常生活中要重视和保护我们的睡眠质量。对于那些经常熬夜或睡眠不规律的人来说，理解睡眠不足对记忆的影响可能会促使他们重新考虑自己的作息习惯，以便更好地保持认知功能和记忆力。

本文译自 nature，由 BALI 编辑发布。

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