康奈尔大学的一项新研究表明，睡眠不仅巩固记忆，还能重置大脑的记忆存储机制。这一过程由海马体中的特定区域控制，使神经元能够为新学习做准备，而不会被压垮。这一发现为增强记忆和治疗神经退行性疾病如阿尔茨海默病和创伤后应激障碍开辟了潜在途径。
康奈尔大学的研究表明，睡眠可以重置海马体，使学习连续进行，并提供治疗与记忆相关障碍的新策略。
尽管每个人都知道良好的夜间睡眠可以恢复精力，但康奈尔大学的一项新研究发现，它还可以重置另一个至关重要的功能：记忆。
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，在我们睡觉时，相同的神经元会重复相同的活动模式，这就是大脑如何巩固那些随后存储在称为大脑皮层的大区域中的记忆的方式。但为什么我们能一生持续学习新事物，而不消耗掉所有的神经元呢？
记忆重置的机制
《科学》杂志上发表的一项新研究发现，在深度睡眠的某些时候，海马体的某些部分会变得沉默，让那些神经元得以重置。
“这种机制可以让大脑在第二天重新利用相同的资源和神经元进行新的学习，”神经生物学与行为学助理教授、该论文的通讯作者阿扎哈拉·奥尔瓦说。
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时间记忆，并且已经进行了广泛的研究；关于 CA2 的知识较少，当前的研究发现，它在睡眠期间产生海马体的沉默和重置。
研究人员在老鼠的海马体中植入了电极，这使他们能够在学习和睡眠期间记录神经元活动。通过这种方式，他们观察到，在睡眠期间，CA1 和 CA3 区域的神经元重现了白天学习期间发展出的相同的神经元模式。但研究人员想知道，大脑是如何在不超载或耗尽神经元的情况下每天继续学习的。
“我们意识到在睡眠期间会有一些其他海马状态，那时一切都处于静默状态，”Oliva 说。“曾经非常活跃的 CA1 和 CA3 区域突然变得安静。这是记忆的重置，这种状态是由中间区域 CA2 产生的。”
记忆增强和治疗的含义
被称为锥体神经元的细胞被认为是具有功能作用的活跃神经元，例如学习。另一种称为中间神经元的细胞有不同的亚型。研究人员发现，大脑中有由这两种中间神经元调节的并行电路——一种调节记忆，另一种允许记忆重置。
研究人员相信，他们现在有了工具来增强记忆力，通过调整记忆巩固的机制，这可以在记忆功能失常时应用，例如在阿尔茨海默病中。重要的是，他们还提供了探索消除负面或创伤性记忆的方法的证据，这可能有助于治疗创伤后应激障碍等状况。
结果有助于解释为什么所有动物都需要睡眠，不仅是为了巩固记忆，而且是为了在清醒时间重启大脑使其正常工作。“我们表明记忆是一个动态过程，”奥利瓦说。
参考：
“睡眠期间平衡记忆重激活的海马回路机制” 作者：Lindsay A. Karaba，Heath L. Robinson，Ryan E. Harvey，Weiwei Chen，Antonio Fernandez-Ruiz 和 Azahara Oliva，2024 年 8 月 15 日，《科学》杂志。
DOI: 10.1126/science.ado5708
研究由美国国家卫生研究院、斯隆奖学金、怀特霍尔研究补助、克林格斯坦-西蒙斯奖学金和新前沿补助资助。