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睡眠时我们的大脑记忆是如何储存的

  近日,来自法国法兰西学院生物学跨学科研究中心的科学家们已经表明,我们睡眠时大脑产生的三角波并不会随着皮质区域的静止而变得沉默,相反,它们会通过隔离一簇特殊的神经元而有助于长期记忆的形成。这些结果于2019年10月18日发表在《科学》杂志上。

  当我们睡觉时,海马体通过产生类似于我们清醒时的信号而自发地自我激活。首先它将信息发送到皮质,皮质随后做出反应。最后紧跟着的通常是一段沉默期,因此该脑波被称为“三角波”。然后是被称为“睡眠纺锤波(sleep spindle)”的有节奏的重复。上述过程是皮质区域信号重组以形成稳定记忆的关键。但是,三角波在新记忆形成中的作用仍然令人困惑:为什么沉默期会中断海马体与皮质之间的信息交换以及皮质区域的功能重组?

  对此,作者仔细观察了三角波本身的特征。令人惊讶的是,他们发现在所谓“沉默期”,皮层并不是完全沉默的,而是少数神经元保持活动并形成集合。这一发现表明,当所有其他神经元保持安静时,激活的少数神经元可以执行重要的功能,同时避免可能的干扰。进一步,作者揭示了海马的自发激活如何决定了在三角波期间哪些皮质神经元保持活跃,并揭示了两个大脑结构之间的信息传递过程。另外,作者认为三角波存续期间收到激活的神经元与参与白天学习空间记忆任务的神经元相同。为了证明这一点,科学家在大鼠模型中人为地诱导产生了人工三角波,以分离与海马区再激活相关的神经元。结果表明:在“隔离”出正确的神经元后,大鼠的记忆得到了稳定,并在第二天成功完成了空间测试。

  这些结果大大改变了我们对皮质的理解。因此,Delta波是一种选择性隔离选定神经元集合的方法,这些神经元在海马体与皮质信号交流中发送重要信息,以形成长期记忆。

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