睡眠中刺激大脑深层可增强记忆力

加州大学洛杉矶分校

海马区是大脑中主要负责形成记忆的区域。图片来源：索尔克研究所

众所周知，睡眠在增强记忆力方面起着至关重要的作用，但科学家们仍在努力破解这一过程是如何在大脑中过夜的。

由加州大学洛杉矶分校健康学院和特拉维夫大学科学家领导的新研究首次提供了来自人脑内部的生理证据，支持了关于大脑如何在睡眠中巩固记忆的主流科学理论。此外，研究人员还发现，在睡眠周期的关键时刻有针对性地刺激大脑深层似乎可以改善记忆巩固。

这项研究的共同作者、医学博士伊扎克-弗里德（Itzhak Fried）说，这项发表在6月1日《自然-神经科学》（Nature Neuroscience）杂志上的研究可以为有朝一日如何在睡眠期间刺激大脑深层提供新的线索，从而帮助阿尔茨海默氏症等记忆障碍患者。

根据关于大脑如何在睡眠中将新信息转化为长期记忆的主流理论，海马体（大脑的记忆中枢）和大脑皮层（与推理和规划等高级大脑功能相关）之间会在一夜之间进行对话。这发生在深度睡眠阶段，此时脑电波特别缓慢，大脑各区域的神经元在同步快速发射和沉默之间交替。

"加州大学洛杉矶分校健康中心癫痫外科主任、加州大学洛杉矶分校大卫-格芬医学院神经外科、精神病学和生物行为科学教授弗里德说："这提供了第一个深入到单个神经元层面的重要证据，证明记忆中枢和整个大脑皮层之间确实存在这种互动机制。"它既具有了解人类记忆工作原理的科学价值，又能利用这些知识真正增强记忆力"。

研究人员有一个独特的机会，可以通过加州大学洛杉矶分校医疗中心 18 名癫痫患者大脑中的电极来测试这种记忆巩固理论。这些电极被植入患者的大脑，以帮助确定他们在通常持续 10 天左右的住院期间癫痫发作的源头。

这项研究在两个晚上和早晨进行。就在睡前，研究人员向参与者展示了动物和 25 位名人的配对照片，其中包括玛丽莲-梦露和杰克-尼科尔森等容易辨认的明星。他们立即接受了回忆哪个名人与哪个动物配对的能力测试，并在一夜无干扰睡眠后的早晨再次接受测试。

在另一个晚上，他们在睡前观看了 25 组新的动物和名人配对。这一次，他们通宵接受有针对性的电刺激，并在早上测试他们回忆配对的能力。为了提供这种电刺激，研究人员创建了一个实时闭环系统，弗里德将其比喻为音乐指挥：该系统 "聆听 "大脑的电信号，当患者进入与记忆巩固相关的深度睡眠期时，它就会发出柔和的电脉冲，指示快速发射的神经元同步 "演奏"。

与一夜未受干扰的睡眠相比，每个受测者在接受电刺激睡眠后的记忆测试中都表现得更好。关键的电生理标记还表明，信息在海马体和整个大脑皮层之间流动，为记忆巩固提供了物理证据。

"弗里德说："我们发现，我们基本上增强了信息流向大脑中更永久存储位置的高速公路。

弗里德在2012年撰写了《新英格兰医学杂志》（New England Journal of Medicine）的一篇研究报告，首次表明电刺激可以增强记忆。他还计划研究人工智能是否能帮助确定和加强大脑中的特定记忆。

"弗里德说："在我们的新研究中，我们表明我们可以增强总体记忆。"我们的下一个挑战是，我们是否有能力调节特定的记忆。

特拉维夫大学的尤瓦尔-尼尔与弗里德共同指导了这项研究。其他作者包括领衔作者玛雅-格瓦-萨吉夫（Maya Geva-Sagiv）、加州大学洛杉矶分校的艾米丽-曼金（Emily Mankin）、道恩-埃利亚希夫（Dawn Eliashiv）、娜塔莉-切里（Natalie Cherry）、古尔达姆拉-卡伦德（Guldamla Kalender）和纳塔利娅-特切莫达诺夫（Natalia Tchemodanov），以及特拉维夫大学的什德玛-爱泼斯坦（Shdema Epstein）。

(责任编辑：泉水)

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