今天小编分享的科学经验:Science正刊:大腦也能重启,睡觉就能增强记忆力,欢迎阅读。
好好睡觉,能增强记忆,还能让大腦 " 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,大腦会进行记忆巩固,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,不会让大腦过载。就像是 " 重启 " 了,第二天这些神经元还能接着再记新的东西。
那么大腦是如何在 " 开机 "、" 重启 " 的过程中保持平衡的?
一种新的腦活动模式被发现了
大腦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 三个区網域。
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 区網域的电生理活动,发现了一种新的腦活动模式。
睡觉期间,大腦会做记忆巩固,发生一种叫做尖波涟漪(SWR)的短暂而剧烈的腦电波活动,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,腦电图看起来像一个 " 尖锐 " 的波峰,由海马体 CA3 区網域产生;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 区網域。
而最新发现的这种腦活动模式与 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 区網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 区網域的锥体神经元和 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 区網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 区網域的神经元在 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腦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