虽然人们普遍知道宁静的夜晚能够恢复我们的精力,但康奈尔大学的一项研究显示,它也能刷新另一个至关重要的方面:我们的记忆。
当我们学习或遇到新体验时,大脑中负责记忆的海马体中的神经元被激活。在睡眠期间,这些神经元开始重播相同的活动模式,这有助于大脑将这些记忆巩固到一个称为皮层的广泛区域中。然而,我们怎样才能在生活中不断学习新事物,而不耗尽我们的神经元?
一项新发布的研究标题为“在睡眠中平衡记忆再激活的海马电路机制”,发表在《科学》杂志上,指出在某些深度睡眠阶段,海马体的特定部分会变得不活跃,从而允许这些神经元重置。
“这个过程可能使大脑能够高效地重复使用相同的神经元,为第二天获取新知识,”神经生物学与行为的助理教授、论文的通讯作者阿扎哈拉·奥利瓦表示。
海马体分为三个部分:CA1、CA2和CA3。虽然CA1和CA3是经过充分研究并涉及形成与时间和空间有关的记忆的部分,但CA2则相对不太了解。最新研究发现该区域负责在睡眠期间海马体的沉默和重置。
为了进行研究,研究人员在小鼠的海马体内放置了电极,以监测学习和睡眠期间的神经活动。他们发现,当小鼠入睡时,CA1和CA3区域的神经元显示出与白天学习期间形成的相同活动模式。然而,研究人员对于大脑如何管理持续学习而不加重神经元负担感到好奇。
“我们发现海马中还有其他睡眠状态,活动会停止,”奥利瓦解释道。“先前活跃的CA1和CA3区域完全安静,这表明记忆重置,是由CA2区域触发的。”
锥体神经元被认为是学习功能所需的关键活跃神经元。相比之下,另一种类型的神经元,即介入神经元,具有多种亚型。研究的科学家们发现大脑由这两种介入神经元调节的平行电路组成——一种影响记忆,另一种促进记忆重置。
研究人员对能否通过调整巩固机制来增强记忆充满希望,这在处理阿尔茨海默病等疾病中的记忆障碍时可能特别有用。此外,他们还收集了证据,表明有可能消除负面或创伤性记忆的途径,从而有助于治疗创伤后压力障碍等问题。
这些研究结果有助于阐明为什么睡眠对所有动物都是必要的——不仅是为了记忆巩固,还为了重置大脑,以确保在清醒时的最佳功能。“我们的研究表明,记忆是一个不断演变的过程,”奥利瓦指出。
这项研究得到了国家卫生研究院、斯隆基金、怀特霍尔研究奖、克林根斯坦-西蒙斯奖学金以及新前沿奖的资助。