几十年来，神经科学家一直试图揭示人类和其他动物能够回忆过去事件情绪体验的神经过程。过去的研究已经确定了一个在记忆形成和情绪处理中发挥作用的大脑区域网络，表明与情绪相关的记忆可能会在睡眠期间被优先处理。一项由马克斯·普朗克研究所研究人员主导的新研究，首次直接记录了人类睡眠期间杏仁核（一个情绪处理中心）和海马体（一个记忆中心）的神经活动。研究发现，在非快速眼动睡眠（特别是慢波睡眠）的特定阶段，海马体会重放（重新激活）觉醒时经历的事件序列；与这些事件相关的情绪价（积极或消极）同时会被杏仁核的活动模式“标记”。如果情绪体验是消极的且强烈的，重放会更频繁、更同步，并导致更强的记忆巩固（在之后的记忆测试中回忆得更好）。这种睡眠期间情绪记忆的选择性重放可以解释为何我们更容易记住情感上重要的事件（包括创伤性记忆），并为创伤后应激障碍（PTSD）等疾病中的过度巩固提供潜在机制。
研究背景
睡眠与记忆巩固
- 记忆在睡眠中得以巩固，尤其是陈述性记忆（海马体依赖性）在慢波睡眠中被重新激活和稳定化。
- 快速眼动睡眠传统上与情绪记忆相关，但非快速眼动睡眠的具体作用尚不明确。
情绪记忆的优势
- 情感事件（例如，婚礼、车祸）比中性事件更容易被记住。
- 杏仁核在编码过程中与海马体相互作用以增强记忆，但睡眠中情绪重放的研究很少。
对人类直接记录的挑战
- 杏仁核位于颞叶深处，非侵入性成像（fMRI）无法捕捉其快速的尖峰活动。
- 机会：在癫痫监测病房中通过植入的颅内电极进行记录。
研究方法
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 参与者 | 药物难治性癫痫患者（n=10-15），在住院期间已植入深部电极（立体脑电图）进行临床监测。 |
| 任务（觉醒） | 观看一系列情绪性图片（国际情感图片系统，IAPS）：50%负性（例如，攻击者，受伤的人），50%中性（例如，家庭用品）。要求参与者以1-9的等级对其唤醒度进行评分。 |
| 睡眠记录 | 在无干扰的夜晚记录整夜（>6小时）的颅内脑电图（iEEG）和多导睡眠图（脑电图，眼电图，肌电图）。 |
| 分析 | 鉴定睡眠期间的海马体尖波涟漪（高频爆发80-120 Hz，持续80-150ms）；检查这些涟漪是否与同步的杏仁核活动变化共发，以及是否与觉醒编码的情绪价相关联。 |
| 次日记忆测试 | 向参与者展示混合了旧图片和新图片的列表，要求识别哪些是“旧”（已见过的）和“新”；评估记忆辨别力（d’）。 |
核心发现
1. 睡眠期间海马体-杏仁核协同激活
- 在慢波睡眠（非快速眼动睡眠阶段3）期间，海马体尖波涟漪伴随杏仁核的theta功率同步增加（4-8 Hz）。
- 这种耦合在快速眼动睡眠中没有出现，也没有出现在非快速眼动睡眠阶段2中。
2. 情绪价决定重放频率
| 情绪效价 | 觉醒时的编码 | 睡眠期间的重放率（慢波睡眠中的尖波涟漪/小时） |
|---|---|---|
| 负性高唤醒 | 高唤醒度评分（>6） | 显著高于中性图片（p<0.01） |
| 负性低唤醒 | 中等唤醒度评分（4-6） | 与中性无显著差异 |
| 中性 | 低唤醒度评分（<4） | 基线水平 |
此外，杏仁核在尖波涟漪期间的theta功率与觉醒时对该图片的唤醒度评分呈正相关（r=0.62, p<0.001）。
3. 重放强度预测记忆巩固
- 在次日的记忆测试中，那些在睡眠期间经历了更多尖波涟漪-杏仁核耦合的图片，被正确识别的概率更高（d’更高）。
- 这种效应对于负性图片尤为显著：高重放率的负性图片比低重放率的负性图片记忆更好（p<0.05）。
结论与意义
这项研究首次提供了人类睡眠期间杏仁核-海马体协同重放情绪记忆的直接证据。结果表明，慢波睡眠中的尖波涟漪不仅重放事件序列，还通过杏仁核的参与标记了情绪价，从而优先巩固情感上重要的记忆。这一机制有助于解释为什么创伤性记忆如此持久，并为治疗PTSD等疾病提供了新靶点——例如，通过干预睡眠中的重放过程来削弱过度巩固的恐惧记忆。
参考文献
1. Zhang, H., et al. (2024). Selective replay of emotional memories during sleep in humans. Nature Neuroscience. DOI: 10.1038/s41593-024-01678-2