深度睡眠时大脑是如何巩固记忆的

研究强烈表明，睡眠占我们生活的三分之一，对学习和形成长期记忆至关重要。但是，这种记忆究竟是如何形成的还没有得到很好的理解，尽管有大量的研究，它仍然是神经科学研究的一个核心问题。

加州大学河滨分校的神经科学家本周在《华盛顿邮报》上报道神经科学杂志他们现在可能有了这个问题的答案。他们的研究第一次提供了一个机制上的解释深度睡眠(也称为慢波睡眠)可能会促进近期记忆的巩固。

在睡眠期间，人类和动物的大脑主要与感官输入分离。尽管如此，大脑仍然高度活跃，在大脑中以锐波涟漪的形式显示出电活动海马体(大脑边缘系统的一个小区域)和皮层(大脑的外层)的大幅缓慢振荡，反映了大脑的活跃和沉默状态的交替周期大脑皮层神经元在深度睡眠时。在清醒时获得的情景记忆的痕迹最初储存在海马体中，在睡眠时作为长期记忆逐渐转移到皮层。

利用计算模型，加州大学河滨分校的研究人员提供了深度睡眠时大脑中的电活动与神经元之间的突触连接之间的联系。他们表明，他们的模型自发产生的皮层中缓慢振荡的模式受到海马激波波纹的影响，这些缓慢振荡的模式决定了皮层中的突触变化。(人们普遍认为，突触强度的变化是大脑学习和记忆存储的基础。)该模型表明，突触的变化反过来影响了缓慢振荡的模式，促进了一种强化和皮层神经元特定放电序列的重放——代表了特定记忆的重放。

“即使没有海马体的进一步输入，这些缓慢振荡的模式仍然存在，”该研究论文的第一作者、博士后研究员魏依娜(Yina Wei)说。“我们将这些结果解释为深度睡眠中特定记忆巩固的机制，记忆痕迹在皮层中形成，并独立于海马体。”

研究结果发表在神经科学杂志．

Wei解释说，根据研究人员使用的生物学现实网络模型，来自海马体的输入在深度睡眠时到达皮层，并影响了皮层网络中缓慢振荡的启动和传播方式。

“来自海马体的输入——锐波涟漪——决定了这些缓慢振荡的空间和时间模式，”她说。“通过影响这些振荡的性质，海马体的输入在深度睡眠时激活了选择性记忆，并导致特定记忆的重放。在这种记忆回放过程中，相应的突触被加强，以便长期存储在皮层中。这些结果表明海马锐波涟漪事件在将记忆信息传递给大脑的重要性皮质．"

正常睡眠由非快速眼动睡眠(NREM)和快速眼动睡眠(REM)两部分组成，在此期间，大脑活动保持高度活跃。非快速眼动睡眠和快速眼动睡眠在8小时睡眠期间的4-5个周期中交替。每个周期由非快速眼动睡眠和快速眼动睡眠组成，大约持续90-110分钟。非快速眼动睡眠有三个阶段，第三阶段是深度睡眠。深度睡眠至少占一个人总睡眠时间的20%，主要发生在晚上的前三分之一。

“在我们的模型中，即使是来自海马体的微弱和局部的输入也会影响慢记忆的时空模式振荡并导致神经元之间突触效能的持续变化，”韦说。“此外，我们的模型做出了可以通过实验验证的预测，包括抑制或增强记忆巩固过程的特定干预措施。”

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