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Science封面:人为何要睡觉?

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-11-01  浏览次数:4
核心提示:新智元报道来源:Science编辑:David【新智元导读】熬夜不睡觉,有损记忆力!这句话终于不是随便说说了。牛津大
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新智元报道

来源:Science

编辑:David

【新智元导读】熬夜不睡觉,有损记忆力!这句话终于不是随便说说了。牛津大学新研究发现,人在睡觉时的大脑信号,会与记忆相关的「海马体」信号互相协调,巩固长期记忆。不睡觉,真的会损害记忆力哟!

相信各位打工人对熬夜一定不陌生。虽然俗话说「人是铁,饭是钢」,但其实比起少吃一顿饭,一宿不睡觉显然更令人崩溃!

熬一夜下来精神恍惚,仿佛昨天发生的事都不记得了。而且,可千万不要以为这只是随口说说!实际上,记忆与睡眠的关系可能比过去想象的更加密切。

最近,牛津大学研究人员研究了人在睡眠期间大脑神经网络电信号的活动,发现这些活动与维持记忆「巩固」的过程密切相关,而且,当人处于不同睡眠模式和睡眠阶段,对记忆形成和巩固的机制也是不同的。

这个研究从机理上解释了睡眠的必要性:我们为啥要睡觉?为了保持记忆。

这篇文章登上了最新的Science封面。

文章提出,记忆的形成过程,实际上是大脑选择了一些新的体验,将其编码并存储整合到现有的记忆结构中,同时根据需要对现有记忆进行修改和保存,这是一个复杂的过程。

当人处于睡眠状态时,大脑可以在不受外部信息影响的情况下,对新编码的记忆进行分类和强化,这个过程称为记忆的「巩固」。

「巩固」会形成稳定的长期记忆痕迹。而这个过程与大脑内神经网络中极其复杂的放电活动息息相关。

人的睡眠可分为两种模式,「快速动眼期」和「非快速动眼期」。

快速动眼期(rapideyemovement,REM)在此睡眠阶段中,人的眼球会快速移动,同时身体肌肉放松,但大脑的神经元的活动与清醒的时候几乎相同。

而「非快速动眼睡眠」(NREM)是指没有快速动眼部运动的睡眠。此期间大脑的活动下降到最低,人体能够得到完全的舒缓。

以大脑活动方式看,两种睡眠模式是完全不同的。

REM睡眠和「θ振荡」

在REM睡眠期间,人的脑电图活动与清醒期间非常相似,海马体会产生「θ振荡」,这是一种频率为5-12Hz的特征波,同时,在大脑皮层中也能记录到这种震荡活动。

在人清醒期间,「θ震荡」会造成神经元细胞有序放电,引起海马体活动,这些活动对于记忆的编码和巩固是至关重要的。但在REM睡眠期间,对大脑神经元活动方式与θ振荡的相关性研究并不多。

尽管迄今为止,REM睡眠与引发「θ震荡」的变化之间的确切联系仍不清楚。但有研究表明,若采用外部手段破坏「θ震荡」,确实会对相关语境记忆的巩固过程造成损害。

NREM阶段,海马体与脑皮层的「协调」

本文研究重点在于NREM睡眠阶段。进入该阶段后,海马体和大脑皮层活动模式会维持协调,这种协调可以维持记忆的「巩固」。

海马体和大脑皮层的信号在NREM睡眠期间实现协调,促进长期记忆的巩固

对某一事件的体验,是产生记忆的基本条件,而在事件体验产生时,海马体对记忆的生成和巩固就已经开始了。

在NREM睡眠阶段,研究人员对记忆的「巩固」提出了一个分两步的理论假设。

首先,海马体中的一组CA3和CA1细胞在事件体验过程中,通过「θ震荡」进行协调,并形成编码相应新信息的细胞集。

然后,在随后的睡眠阶段,部分CA3会自发地触发尖波波纹(SWR),对相关的CA1集合进行「重新激活」,并加强彼此之间的连接,最终导致记忆的巩固。

在研究方法上,研究人员通过闭环实验对大脑信号进行实时处理,检测睡眠模式,同时使用能够实时影响神经网络的介入方法,自动触发给定模式的检测,以检验某个操作是「促进」还是「损害」记忆巩固。

闭环实验结果表明,海马体中对部分神经细胞的「重新激活」确实可以促进记忆的巩固。多睡觉,保持良好记忆力,是有科学根据的。

目前,这项研究主要基于大脑中的海马体。未来,研究人员希望以这一发现为线索,研究更复杂的大脑结构对记忆、睡眠的控制作用。

虽然我们可能永远无法就睡眠的记忆功能达成统一的理论,但对研究空间进行扩大,无疑有助于我们更准确地了解记忆「维持」与「巩固」的奥秘。

未来,一旦确切理解了睡眠与记忆「编码」、「提取」再到「巩固」的全过程,我们离「解开大脑奥秘」就会更进一步。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm8113

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abi8370

 
 
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