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睡眠剥夺对记忆的干扰 精选

已有 3169 次阅读 2024-6-13 06:13 |系统分类:海外观察

当大鼠被剥夺睡眠时,与长期记忆相关的关键大脑信号会出现问题——这可能有助于解释为什么睡眠不足会干扰记忆形成。即使是在一个糟糕的夜晚之后的正常睡眠也不足以修复这种大脑信号。

Sleep deprivation disrupts memory: here’s why (nature.com) 图片1.png

海马体中的神经元(人工着色)在学习和记忆中发挥作用。

 

这些结果今天发表在《自然》杂志上,表明存在一个“记忆处理的关键窗口”,未参与该研究的加州大学旧金山分校神经科学家Loren Frank说。“一旦你失去了它,就真的失去了。”

随着时间的推移,这些发现可能导致针对性治疗以改善记忆,密歇根大学安娜堡医学院的计算神经科学家、研究合著者Kamran Diba说。

同步放电

大脑中的神经元很少单独行动;它们高度相互连接,并且经常以节奏性或重复性模式一起放电。其中一个模式是尖锐波纹,其中一大群神经元极度同步放电,然后另一大群神经元做同样的事情,如此这般,按特定的节奏接连发生。这些波纹发生在称为海马体的大脑区域,对记忆形成至关重要。这些模式被认为促进了与新皮层的交流,长期记忆后来存储在那里。

关于它们功能的一条线索是,其中一些波纹是过去事件中发生的脑活动模式的加速重现。例如,当动物访问笼子中的一个特定位置时,海马体中的一组特定神经元会同步放电,创建一个该位置的神经表征。后来,这些相同的神经元可能会参与尖锐波纹——仿佛它们在快速重播那段经历的片段。

 

先前的研究2发现,当这些波纹受到干扰时,小鼠在记忆测试中挣扎。而当波纹延长时,它们在同一测试中的表现得到改善3,这让自1980年代以来一直在研究这些爆发现象的纽约市纽约大学朗格尼健康中心的系统神经科学家György Buzsáki称波纹为记忆和学习的“认知生物标志物”。

研究人员还注意到4,尖锐波纹倾向于在深度睡眠以及清醒时发生,而且那些在睡眠期间的爆发似乎对于将短期知识转化为长期记忆特别重要5。这些波纹、睡眠和记忆之间的联系已有详细记录,但很少有研究直接操纵睡眠以确定它是如何影响这些波纹,进而影响记忆的,Diba说。

唤醒电话

为了理解睡眠不足如何影响记忆,Diba和他的同事在几周的时间里记录了七只大鼠在探索迷宫时的海马体活动。研究人员定期打扰一些动物的睡眠,让其他动物随意睡觉。

Diba惊讶的是,反复被唤醒的大鼠与正常睡眠的大鼠相比,具有相似甚至更高的尖锐波纹活动水平。但是波纹的放电较弱且较不有序,显示出之前放电模式重复的明显减少。经过两天的恢复后,睡眠剥夺动物的先前神经模式再现反弹,但从未达到正常睡眠动物的水平。

 

这项研究表明,“记忆在经历后继续被处理,而这种经历后处理非常重要”,Frank说。他补充说,这可能解释了为什么在考试前临时抱佛脚或熬夜可能是无效的策略。

它还向研究人员传授了一个重要教训:鉴于正常睡眠的大鼠和睡眠剥夺的大鼠拥有相似数量的波纹,尖锐波纹的内容比其数量更重要,他说。

波纹效应

Buzsáki说,这些发现与他所在小组在三月6发表的数据相符,该数据发现,在动物清醒时发生的尖锐波纹可能有助于选择哪些经历进入长期记忆。

他说,有可能的是,睡眠剥夺的大鼠的无序尖锐波纹不允许它们有效地标记经历为长期记忆。结果,这些动物可能无法在稍后的时间重放那些经历的神经放电。

这意味着,睡眠中断可以用来阻止记忆进入长期存储,这对于最近经历过创伤性事件的人可能很有用,比如那些患有创伤后应激障碍的人,Buzsáki说。用睡眠剥夺的方法干扰创伤记忆的形成?

Sleep loss diminishes hippocampal reactivation and replay | Nature



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