众所周知,良好的睡眠可以恢复精力,但康奈尔大学的一项新研究发现,良好的睡眠可以重置另一项重要功能:记忆力。
学习或体验新事物会激活海马体中的神经元,海马体是大脑中对记忆至关重要的区域。之后,当我们睡觉时,这些神经元会重复相同的活动模式,这就是大脑巩固记忆的方式,这些记忆随后被存储在一个叫做皮层的大区域中。但我们如何才能在一生中不断学习新事物而不耗尽所有神经元呢?
《科学》杂志发表的一项研究《平衡睡眠期间记忆再激活的海马回路机制》发现,在深度睡眠的某些时候,海马体的某些部分会变得沉默,从而使那些神经元重置。
“这种机制可以让大脑重新使用相同的资源、相同的神经元,用于第二天的新学习,”神经生物学和行为学助理教授兼论文通讯作者阿扎哈拉·奥利瓦(AzaharaOliva)说。
海马体分为三个区域:CA1、CA2和CA3。CA1和CA3参与编码与时间和空间相关的记忆,并且已得到充分研究;人们对CA2了解较少,而本研究发现,CA2可在睡眠期间导致海马体沉默和重置。
研究人员在小鼠的海马体中植入电极,记录小鼠在学习和睡眠期间的神经元活动。通过这种方式,他们可以观察到,在睡眠期间,CA1和CA3区域的神经元会重现白天学习期间形成的相同神经元模式。
但研究人员想知道大脑如何每天继续学习,而不会超负荷或耗尽神经元。
“我们发现,睡眠期间海马体还处于其他状态,此时一切都处于沉寂状态,”奥利瓦说。“之前非常活跃的CA1和CA3区域突然安静下来。这是记忆的重置,这种状态是由中间区域CA2产生的。”
人们认为,锥体神经元是活跃的神经元,对学习等功能性目的至关重要。另一种细胞称为中间神经元,有不同的亚型。研究人员发现,大脑有由这两种中间神经元调控的平行回路——一种调控记忆,另一种允许重置记忆。
研究人员认为,他们现在有了通过调整记忆巩固机制来增强记忆的工具,这可以应用于记忆功能衰退的情况,例如阿尔茨海默病。重要的是,他们还有证据表明可以探索消除负面或创伤记忆的方法,这可能有助于治疗创伤后应激障碍等疾病。
这一结果有助于解释为什么所有动物都需要睡眠,睡眠不仅是为了修复记忆,也是为了重置大脑,让其在清醒时保持运转。“我们表明记忆是一个动态过程,”奥利瓦说。