研究已经确立近二十年，深度睡眠期间大脑中缓慢的同步电波在记忆形成中扮演着至关重要的角色。然而，直到最近，这种联系背后的原因仍不清晰。现在，来自柏林夏里特大学医学中心的研究团队在《自然通讯》期刊上发表的一项研究中提出了解释。他们建议，这些慢波使得储存长期记忆的新皮层对 incoming 信息特别敏感。这些见解可能增强旨在支持记忆发展的外部治疗策略。
如何形成持久的记忆？专家们推测，在睡眠期间，我们的大脑重播当天的事件，促进数据从海马体的短期记忆存储转移到新皮层的长期记忆中。“慢波”在这个过程中至关重要：这些是深度睡眠期间在皮层中发生的缓慢同步电振荡。它们可以通过脑电图（EEG）检测到。当许多神经元的电活动同时每秒震荡一次时，这些波就出现了。
“多年来，我们已经了解到这些电压波动在记忆形成中发挥作用，”夏里特神经生理学研究所所长、这项新研究的首席作者约尔格·盖格教授说。“当慢波睡眠被人为增强时，记忆会改善。然而，我们并不知道在这种增强期间，大脑内部发生了什么具体过程，因为研究人类大脑中的信息传输一直很具有挑战性。”
他的团队现在利用完整的人类脑组织——一种稀有资源——来阐明深度睡眠期间可能涉及的记忆形成机制。他们的研究表明，慢电波影响新皮层中神经元之间的突触连接强度，从而影响它们的敏感性。
在他们的研究中，科学家们检查了来自 45 名在夏里特、贝特尔宗教医院（EvKB）或汉堡-厄彭多夫大学医学中心（UKE）接受癫痫或脑肿瘤神经外科手术的患者的完整新皮层组织样本。他们在组织中复制了深度睡眠期间典型的慢电波电压模式，并测量神经细胞的反应。他们通过仔细定位的玻璃微量移液管来实现这一点，精确到纳米级别。为了监测多个连接神经细胞之间的交流，他们同时使用了多达十根“移液管触须”，这一数量在这种被称为多孔技术的方法中是相当高的。
研究人员发现，新皮层神经元之间的突触连接在电压波动的特定时刻增强效果最为显著。“突触在电压从低升高之后的峰值效率下工作，”夏里特神经生理学研究所的研究员、研究首席作者弗朗茨·泽弗·米特尔迈尔解释说。“在那短暂的时间里，皮层进入一个高度准备状态。如果大脑在这一最佳时刻回忆起某个记忆，它会特别有效地转移到长期记忆中。这表明，慢波睡眠通过在几个短暂的时间间隔内使新皮层特别敏感来促进记忆形成。”
这种新发现的理解可以用于提高记忆，尤其是在经历轻度认知障碍的老年人中。全球的研究团队正在探索通过微妙的电脉冲——即经颅电刺激——或声学线索来影响睡眠中的慢波方法。“目前，这些刺激方法正在通过反复试验进行微调，使得这一过程既乏味又漫长，”盖格指出。“我们关于精确时机的见解可能促进这一领域的进展，为强化记忆创造铺平道路。”
慢波也称为慢振荡，是在深度睡眠中产生的一种电活动形式。“δ波”代表 EEG 读数中观察到的特定频率范围。这些慢波也可以在睡眠之外，与某些疾病或状况相关。这一更广泛的术语有时可以与“慢波”互换使用。
在进行抗药性癫痫或脑肿瘤的手术时，通常必须切除新皮层的小部分。切除的组织可以在体外的人工营养溶液中保存长达两天，之后便失去活性。获取患者的明确同意对检查这一珍贵组织进行的最近发表的研究至关重要。研究小组对患者愿意参与表达深深的感谢。这项研究是夏里特和比勒费尔德的贝特尔教会医院（EvKB）神经外科大学诊所，以及 UKE 神经外科部门之间紧密合作的结果。
