人的记力忆是十分玄妙的,有的人能清晰记得数十年前的事情,有的人背了一整天的单词最后只记得“abandon”。人的记忆可分为瞬时记忆、短期记忆和长期记忆,前两者持续的时间很短,但长期记忆可能伴随人的一辈子。


研究表明,睡眠在记忆形成和巩固过程中扮演着重要的的角色。对此,睡眠被认为是通过特定的电生理睡眠信号来控制大脑相关区域之间的信息流,并重新激活先前的经历从而巩固人的记忆。然而,人们仍缺乏内源性记忆再激活对记忆巩固作用的实验证据。


2021年5月25日,德国慕尼黑大学和英国伯明翰大学的心理学系研究人员在 Nature 子刊 Nature Communications 期刊上发表题为:Endogenous memory reactivation during sleep in humans is clocked by slow oscillation-spindle complexes 的研究论文。


该研究表明,睡眠过程中大脑会产生特定的激活模式,当这两种模式——慢波振荡(SOs)和睡眠纺锤波——相互作用时,先前的经历就会被重新激活。这种重新激活越强烈,我们对过去事件的记忆就越清晰。


巩固记忆的新机制被揭示!慢波振荡和睡眠纺锤波的相互作用很重要


睡眠,是人类不可或缺的生理现象。在人的一生中,睡眠占了近1/3的时间,其质量好坏与人体健康与否有密切关系。因此,从某种意义上来说,睡眠质量甚至决定着生活质量。那么,睡眠是如何加强记忆的呢?


此前的研究表明,睡眠通过重新激活先前清醒状态下编码的信息,使得记忆表征在海马体和新皮层的长期存储之间传递,从而在睡眠期间将最初不稳定的记忆表征转化为长期的记忆。


实际上,科学家们早就发现,非快速眼动(NREM)睡眠相关振荡——即皮层慢波振荡(SOs)、丘脑-皮质睡眠纺锤波和海马尖波涟漪——的复杂相互作用可以促进海马体和新皮层网络之间的交流。但关于大脑在睡眠中重新激活记忆的能力的实验证据很少。


在此项研究中,研究团队设计了新的测试,在午睡前向参与者展示信息,并使用脑电图记录密切监测在非快速眼动(NREM)期间的大脑活动。随后,研究人员对这些参与者进行了醒来后的记忆回忆测试,以便研究人员将睡眠期间记忆重新激活的程度与记忆表现联系起来。


巩固记忆的新机制被揭示!慢波振荡和睡眠纺锤波的相互作用很重要


实验过程、行为结果和定位任务


研究结果显示,测试信息在皮层慢波振荡(SOs)和睡眠纺锤波的相互作用过程中被重新激活。为了进一步测试SOs-睡眠纺锤波耦合的精度是否与重新激活记忆的强度相关,研究人员计算了每个参与者首选的SOs主轴相与其平均重新激活强度之间的圆形线性相关性。结果表明,SOs-睡眠纺锤波耦合的精度与大脑中记忆重新激活的强度呈正相关。


文章的通讯作者、伯明翰大学心理学院的 Bernhard Staresina 博士评论道:“当我们睡觉时,我们加强记忆的主要方式是重新激活先前学到的信息,这能让我们将记忆巩固在大脑皮层的长期存储中。我们发现了大脑活动——皮层慢波振荡(SOs)和睡眠纺锤波——之间错综复杂的相互作用,它们创造了使这种重新激活成为可能的机会窗口。”


巩固记忆的新机制被揭示!慢波振荡和睡眠纺锤波的相互作用很重要


SOs-睡眠纺锤波耦合的精度与大脑中记忆重新激活的强度相关


不仅如此,基于这种正相关性,研究团队还将参与者的睡眠后记忆保留和重新激活强度的级别联系起来,以此用来预测参与者的记忆巩固水平以及随后的记忆清晰度。


对此,本研究的合作者、德国慕尼黑大学的 Thomas Schreiner 博士表示:“记忆的重新激活与SOs-睡眠纺锤波的存在特异性地结合在一起。这些结果为人类睡眠的记忆功能提供了新的思路,并强调了协调睡眠节奏在加强我们回忆能力和协调记忆创造方面的重要性。”


综上所述,这项研究发现慢波振荡(SOs)和睡眠纺锤波的精确组合对于记忆巩固至关重要,在此期间白天经历的记忆被重新激活,从而有助于在人脑中形成和巩固记忆。由此阐明了睡眠在人类记忆中的功能,并强调了SOs和睡眠纺锤波在内源性记忆巩固过程中的重要性!


文章来源: 慧脑智能,科学网

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