研究人员已确认瞳孔在理解大脑如何以及何时形成强大而持久的记忆中至关重要。
康奈尔大学的研究人员已确认瞳孔在理解大脑如何以及何时形成强大而持久的记忆中至关重要。
通过检查装有脑电极和小型眼动仪的老鼠，研究人员发现，在非快速眼动（非REM）睡眠的特定阶段，瞳孔收缩时，新记忆会被重放和强化。相反，当瞳孔扩张时，旧记忆也经历类似的过程。这两种睡眠阶段之间的这种区别揭示了之前未认识到的微观结构，有助于防止“灾难性遗忘”——即巩固一个记忆可能抹去另一个记忆的现象。
这些发现的影响可能会改善增强人类记忆的技术，并帮助计算机科学家优化人工神经网络。这项研究由助理教授阿扎哈拉·奥利瓦(Azahara Oliva)和安东尼奥·费尔南德斯-鲁伊斯（Antonio Fernandez-Ruiz）领导。
在一个月的时间里，一组老鼠被教授多种任务，例如从迷宫中获得水或饼干奖励。之后，这些老鼠被装备上脑电极，并在眼前放置微型摄像机，以监测它们的瞳孔运动。在学习新任务的某一天，老鼠在电极测量其脑活动时入睡，摄像机记录下它们瞳孔的变化。
奥利瓦解释说：“非REM睡眠是在真正的记忆巩固发生的时间，只有约100毫秒的时刻是人类无法检测到的。” “大脑如何在整夜中分配这些极其短暂的记忆筛查？它如何确保新信息不会干扰我们已经拥有的旧知识？”
数据表明，老鼠的睡眠结构比以前认识的更复杂，并且更接近于人类的睡眠阶段。研究人员通过在不同时间打断老鼠的睡眠并评估它们之后回忆学习任务的能力，能够分析记忆过程。当老鼠达到非REM睡眠的一个子阶段时，瞳孔收缩，从而使最近获取的任务——本质上是新记忆——得以重新激活和巩固，而不干扰旧知识。相对而言，在瞳孔扩张期间，旧记忆被回顾和吸收。
奥利瓦表示：“这就像是新学习和旧知识在整个睡眠过程中循环的过程。我们建议大脑利用这个中间时间尺度来区分新信息和现有知识。”
这项研究得到了美国国立卫生研究院、斯隆基金会、怀特霍尔基金会、克林根斯坦-西蒙斯奖学金计划和克拉尔曼奖学金计划的支持。
