原文作者：Max Kozlov
大鼠研究表明一個和記憶形成有關的關鍵大腦訊號會在睡眠中斷後受損。
海馬體的神經（人工上色）在學習和記憶中發揮作用。來源：Cell Applications Inc/Science Photo Library
大鼠被剝奪睡眠時，一個與長期記憶有關的關鍵腦訊號會減弱，這或許有助於解釋為什麽睡眠不足會破壞記憶的形成[1]。
就算在睡眠不足的一夜後正常酣睡一晚，也不足以修復大腦的訊號。
這些結果發表在【自然】上，表明存在一個
「處理記憶的關鍵視窗」
，加利福尼亞大學的神經科學家Loren Frank說，他沒有參與這項研究。「一旦沒了就是沒了。」
假以時日，這些發現可能會帶來
針對性的記憶改善療法
，研究共同作者Kamran Diba說，他是密芝根大學醫學院的計算神經科學家。
同步發射
大腦中的神經元很少單獨活動；他們高度關聯，經常以有節奏或重復的模式一起放電。其中一個模式是尖波漣漪（sharp-wave ripple），一大組神經元極為同步地放電，然後是第二群神經元，如此繼續，以特定節奏一群接一群地放電。這些漣漪發生的腦區是海馬體，這是記憶形成的關鍵區域。這些模式被認為促進了與新皮層的交流，後者是長期記憶之後儲存的地方。
關於它們的功能，一個線索是，
這些漣漪中有些是過去事件裏發生的腦活動模式的加速重現
。例如，一個動物去了籠子裏某個特定的地方，海馬體中特定的一組神經共同放電，產生了對這個地點的神經表征。晚些時候同樣的這些神經可能會參與尖波漣漪——就好象在快速回放這段經歷的片段。
過去的研究[2]發現，當這些漣漪受到幹擾，小鼠會難以透過記憶測試。當這些漣漪被拉長，它們在同一測試裏的表現則有所提高[3]，這讓紐約大學朗格尼醫學中心的系統神經科學家György Buzsáki稱這些漣漪是記憶和學習的「認知生物標誌」，他從1980年代就開始研究這些波。
研究者還註意到[4]，
尖波漣漪在深睡眠和清醒時容易出現，而且睡眠中出現的波似乎對短期知識轉移到長期記憶中尤為重要[5]。
這些漣漪、睡眠和記憶之間的關系已經有充分記錄，但少有研究直接操縱睡眠來確定這對漣漪以及最終對記憶的影響，Diba說。
喚醒服務
為了理解睡眠不佳如何影響記憶，Diba和同事記錄了7只大鼠的海馬體活動，它們在數周裏探索迷宮。研究者定期擾亂幾只大鼠的睡眠，讓另外幾只好好睡覺。
讓Diba意外的是，一直被叫醒的大鼠尖波漣漪活動與正常睡眠大鼠相似，甚至更高。但它們漣漪的放電較弱、較為雜亂，顯示出先前發射模式的重復性明顯下降。睡眠不足的大鼠在兩天休息後先前神經模式的再創造出現了反彈，但從未達到正常睡眠的大鼠水平。
這項研究清楚地表明「記憶在經歷後繼續得到處理，經歷後的處理尤為重要」，Frank說。他補充說，
這可能解釋了為什麽考前通宵惡補可能是一種無效的策略。
他說，研究者還得到了重要的知識：考慮到正常睡眠的大鼠和睡眠剝奪的大鼠在漣漪數量上差不多，尖峰漣漪的內容可能比數量更重要。
漣漪效應
Buzsáki說，這些發現與他的團隊今年3月發表的數據[6]一致，他們發現
動物清醒時的尖波漣漪或有助於選擇哪些經歷進入長期記憶裏。
他說，有可能睡眠剝奪大鼠那些雜亂的尖波漣漪使之無法有效將經驗標記成為長期記憶。結果這些大鼠以後可能就無法重播這些經驗的神經放電。
Buzsáki說，這意味著
睡眠不足或可利用來阻止記憶進入長期儲存，對那些最近經歷了創傷的人或許有用，例如那些患有創傷後應激障礙的人。
1. Giri, B. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07538-2 (2024).
2. Jadhav, S. P., Kemere, C., German, P. W. & Frank, L. M. Science
336
, 1454–1458 (2012).
3. Fernández-Ruiz, A. et al. Science
, 1082–1086 (2019).
4. Eschenko, O., Ramadan, W., Mölle, M., Born, J. & Sara, S. J. Learn. Mem.
15
, 222–228 (2008).
5. Ramadan, W., Eschenko, O. & Sara, S. J. PLoS ONE
4
, e6697 (2009).
6. Yang, W. et al. Science
, 1478–1483 (2024).
原文以Sleep deprivation disrupts memory: here’s why標題發表在2024年6月12日【自然】的新聞版塊上
nature
Doi: 10.1038/d41586-024-01732-y
