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【韓退之專欄】睡眠不足會擾亂記憶

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Max Kozlov發表在最新一期《自然》(Nature)的<睡眠不足會擾亂記憶:原因如下>( Sleep deprivation disrupts memory: here’s why)指出,對大鼠的研究表明,與記憶形成相關的關鍵大腦信號在睡眠中斷後會惡化。(Study in rats shows that a key brain signal linked to memory formation deteriorates after broken sleep.)當大鼠被剝奪睡眠時,與長期記憶相關的關鍵大腦信號會動搖——這可能有助於解釋為什麼睡眠不足會破壞記憶形成即使是一夜睡眠不佳后的正常睡眠也不足以修復大腦信號。發表在《自然》雜誌上的這些結果表明,存在「記憶處理的關鍵視窗」,加州大學三藩市分校的神經科學家Loren Frank說,他沒有參與這項研究。“一旦你失去了它,你就永遠失去了它。”

漣漪發生在稱為海馬體的大腦區域,這是記憶形成的關鍵

隨著時間的推移,這些發現可能會導致有針對性的治療來改善記憶力,該研究的共同作者,密歇根大學醫學院的計算神經科學家Kamran Diba說。

大腦中的神經元很少單獨行動;它們高度相互關聯,經常以有節奏或重複的模式一起發射。其中一種模式是尖波漣漪,其中一大群神經元以極端同步的方式放電,然後第二大群神經元以特定的速度一個接一個地做同樣的事情,依此類推。這些漣漪發生在稱為海馬體的大腦區域,這是記憶形成的關鍵。這些模式被認為有助於與新皮層的交流,新皮層隨後存儲了長期記憶。

它們功能的一個線索是,其中一些漣漪是過去事件中發生的大腦活動模式的加速重演。例如,當動物訪問籠子中的特定位置時,海馬體中的一組特定神經元會同時放電,從而產生該位置的神經表示。後來,這些神經元可能會參與尖銳的波紋——就好像它們正在快速重播這種經歷的片段一樣。

解開嗅覺和記憶之間的聯繫

以前的研究發現,當這些漣漪受到干擾時,小鼠在記憶測試中掙扎。當漣漪延長時,它們在同一測試中的性能有所提高3,紐約市紐約大學朗格尼健康中心的系統神經科學家 György Buzsáki 自 1980 年代以來一直在研究這些爆發,他將漣漪稱為記憶和學習的“認知生物標誌物”。

研究人員還注意到4尖銳的波紋往往發生在深度睡眠和清醒時間,而睡眠期間的這些爆發似乎對於將短期知識轉化為長期記憶尤為重要5.迪巴說,漣漪、睡眠和記憶之間的這些聯繫是有據可查的,但很少有研究直接操縱睡眠來確定它如何影響這些漣漪,進而影響記憶。

叫醒服務

為了瞭解睡眠不足如何影響記憶力,Diba和他的同事在幾周的時間里記錄了七隻大鼠在探索迷宮時的海馬體活動。研究人員經常擾亂一些動物的睡眠,讓其他動物隨意睡覺。

令迪巴驚訝的是,反覆被喚醒的老鼠與正常睡眠的啮齒動物具有相似甚至更高的尖銳波紋活動水準。但漣漪的發射較弱且組織性較差,顯示出先前發射模式的重複性顯著減少。在睡眠不足的動物在兩天內恢復后,先前神經模式的重建反彈,但從未達到正常睡眠的水準。

記憶是通過破壞DNA並修復它來創造的

弗蘭克說,這項研究清楚地表明,「記憶在經歷後會繼續被處理,而體驗后的處理非常重要」。他補充說,這可以解釋為什麼在考試前死記硬背或通宵達旦可能是一種無效的策略。

它還給研究人員上了重要的一課:尖銳波紋的內容比其數量更重要,因為睡眠正常的大鼠和睡眠不足的大鼠具有相似數量的漣漪,他說。

連鎖反應

Buzsáki說,這些發現與他的團隊在3月份公佈的數據相吻合6研究發現,動物清醒時發生的尖銳波紋可能有助於選擇哪些經歷進入長期記憶。

他說,睡眠不足的老鼠雜亂無章的尖銳波漣漪可能不允許它們有效地標記長期記憶的經歷。因此,這些動物可能無法在以後重播這些經歷的神經放電。

這意味著睡眠中斷可以用來防止記憶進入長期存儲,這可能對最近經歷過創傷的人有用,例如那些患有創傷后應激障礙的人,Buzsáki說。

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