Science正刊：大脑也能重启，睡觉就能增强记忆力

西风 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

好好睡觉，能增强记忆，还能让大脑“重启”。

这是来自Science最新一篇正经研究！

背课文当天死记硬背、吼破嗓子都背不下来，睡一觉，第二天立马背得贼顺溜……

有没有童鞋有过这样的感受？

来自康奈尔大学的科学家们证明：的确有它科学的道理！并且其中机制也被他们给完整解释出来了。

睡觉的时候，大脑会进行记忆巩固，处理新记忆相关的神经元会被重新激活，帮助你更好地记住那些记忆。

如果在睡眠中打断这种激活，记忆会变差；深度睡眠增强激活，可能使记忆更好。

虽然在记忆巩固时这些神经元会更加活跃，但之后它们又会恢复到原来的活跃程度，不会让大脑过载。就像是“重启”了，第二天这些神经元还能接着再记新的东西。

那么大脑是如何在“开机”、“重启”的过程中保持平衡的？

一种新的脑活动模式被发现了

大脑的海马体是记忆形成、储存和提取的关键部分，海马体又被细分为CA1、CA2、CA3三个区域。

研究人员最近通过记录小鼠执行记忆任务和睡眠时，海马体CA1、CA2和CA3区域的电生理活动，发现了一种新的脑活动模式。

睡觉期间，大脑会做记忆巩固，发生一种叫做尖波涟漪（SWR）的短暂而剧烈的脑电波活动，将在白天学习或经历中的信息重新激活。

尖波指的是海马体中的一种低频、大振幅的电波，脑电图看起来像一个“尖锐”的波峰，由海马体CA3区域产生；涟漪指的是伴随尖波出现的高频、小振幅的快速振荡，主要出现在海马体的CA1区域。

而最新发现的这种脑活动模式与SWR相反，会抑制神经元的这种活跃，研究人员将其称作BARR（a barrage of action potentials）。

BARR是由海马体CA2区域产生的一系列动作电位，发生在非快速眼动睡眠（NREM）期间，即逐渐进入深度睡眠的过程。

BARR通过一个特定的神经回路产生，这个回路由CA2区域的锥体神经元和CCK+（胆囊收缩素阳性）篮状细胞组成。

这些CCK+篮状细胞在BARR期间特别活跃，并且对CA1区域的神经元活动有抑制作用。那些在学习和SWR期间更加活跃的神经元，在BARR期间会被更强烈地抑制。

如下图，在SWR期间，CA2中的一部分神经元（CA2ramp）先增加放电率然后沉默，而CA2phas、CA3和CA1细胞随后强烈放电。

在BARR期间则相反，CA2ramp神经元最活跃，而CA1和CA3神经元放电率没有显著增加。

此外，BARR一次持续时间300毫秒，比SWR的50毫秒时间长很多，与SWR在发生时间上相反，两者总是在睡眠过程中频繁交替出现。

虽然BARR期间会选择性地抑制神经元的活动，但这种抑制作用有助于防止神经元活动过度同步，从而维持记忆巩固过程中的神经网络稳定性。

没有BARR抑制作用会怎样？

为进一步探究，研究人员又特意识别并沉默了CCK+篮状细胞，BARR的抑制作用被取消或减弱。

结果导致了一系列连锁反应，CA1区域的神经元在BARR期间没有得到适当的抑制，导致它们的同步性异常增加。

研究人员观察到记忆巩固过程受损，在记忆测试中，经过这种操作的小鼠的确表现出记忆力下降。

再次证实了BARR和CCK+篮状细胞在调节记忆巩固中起着关键作用，它们的正常功能对于维持记忆的稳定性和完整性至关重要。

BARR的发现不仅增进了我们对大脑如何在睡眠中处理信息的理解，还为未来开发改善记忆巩固的新方法提供了新思路。

研究人员认为，更加完整地揭示调控记忆巩固过程，可以用于应对记忆衰退问题，例如阿尔茨海默病。

更重要的是，他们的发现还提供了消除负面或创伤性记忆的潜在方法，或许能帮助治疗创伤后应激障碍等相关疾病。

总的来说，好好睡觉非常重要，毕竟SWR、BARR都主要发生在非快速眼动睡眠的深度睡眠阶段。

参考链接：
[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado5708
[2]https://www.sciencedaily.com/releases/2024/08/240815163626.htm

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