作者：苏珊娜-伊尔比，弗吉尼亚理工大学

在快速眼动（REM）睡眠期间，大脑活动往往与清醒时相似，有时甚至更为活跃。弗吉尼亚理工大学神经科学家苏吉斯·维贾扬（Sujith Vijayan）指出，这就是REM睡眠有时被称为“矛盾睡眠”的原因。对于创伤后应激障碍（PTSD）患者而言，这一活跃的睡眠阶段常充满情绪化的梦境，且“一遍又一遍”地重现。

维贾扬解释说，睡眠中的大脑通常会唤起情感记忆，进行处理并消除其情感色彩。这一过程可用进化动力来解释，即评估重要记忆（包括恐惧记忆）。但在PTSD患者中，大脑似乎夜复一夜地重现噩梦，被驱使去评估恐惧记忆，却永远无法消除其情绪影响。那么，是什么让大脑陷入这种循环呢？

在《神经科学杂志》（Journal of Neuroscience）发表的一项新研究中，维贾扬团队创建了基于生物物理的睡眠大脑模型，从更深层次、机械的角度探索大脑如何有效处理和消除恐惧记忆，以及PTSD患者为何失败。

在REM睡眠期间，神经递质去甲肾上腺素和血清素水平通常下降。通过模型，研究人员将神经递质水平的降低与大脑通过前额叶皮层和杏仁核之间的节律抑制恐惧表达细胞的能力联系起来。随后，研究小组研究了PTSD患者睡眠中非典型神经递质水平如何扰乱这些大脑节律的抑制功能。

PTSD患者在REM睡眠期间神经递质水平保持较高。模型显示，在这些改变条件下，通常对健康人有效的大脑节律不再能抑制恐惧记忆。相反，PTSD患者的大脑似乎需要更高频率的节律来消除恐惧记忆。研究人员认为，解开这些更高频率的节律可为PTSD患者恢复睡眠质量的疗法提供参考。

睡眠阶段的“狂野西部”

维贾扬长期研究睡眠如何影响学习和记忆，他将REM睡眠描述为“狂野的西部”，因为其与记忆的关系复杂。实验表明，REM睡眠期间杏仁核和前额叶皮层之间有节奏的相互作用会减少恐惧记忆的表达，但机制尚不明确。

维贾扬是弗吉尼亚理工大学理学院神经科学学院的助理教授，他说：“神经科学领域大部分研究针对非REM睡眠，REM睡眠研究难度很大。非REM睡眠如何巩固记忆已有良好模型，但REM睡眠方面缺乏类似模型。”

维贾扬通过创建基于生物物理的REM睡眠模型来改变这一状况，使团队能深入了解大脑节律如何促进情绪记忆处理，以及PTSD如何干扰这些节律。通过这些模型，科学家可以操纵REM睡眠条件，他们认为神经递质水平是关键。

研究团队从健康人大脑的睡眠状态模型入手，降低去甲肾上腺素和血清素水平以代表REM睡眠。结果，前额叶皮层和杏仁核神经元之间的有节奏互动加强了这两个区域之间的联系。来自前额叶皮层的大脑节律有效抑制了杏仁核中恐惧记忆细胞的活动。

研究小组还发现，一种特定频率的大脑节律对抑制恐惧表达细胞特别有效。当输入人类典型的θ节律范围（4到8赫兹）时，4赫兹左右的低频θ节律能最有效地加强额叶区和杏仁核之间的连接。

随后，研究人员模拟了PTSD患者的REM睡眠。已知PTSD会导致去甲肾上腺素水平在REM睡眠中居高不下。维贾扬团队模拟了这些情况，发现当引入4到8赫兹的大脑节律时，这些节律不再能抑制恐惧表达细胞。维贾扬说：“我对4赫兹节律不起作用感到惊讶，我以为它可能还有效，但真的一点用都没有。”

恢复睡眠的恢复能力

研究小组发现，打破充满恐惧的梦境循环仍有希望。虽然典型的4到8赫兹频率无法抑制恐惧表达细胞，但研究人员尝试了其他频率。他们发现，在10赫兹的较高频率下，大脑节律可以有效抑制PTSD模型睡眠大脑中的这些细胞。

通过确定能够抑制PTSD患者恐惧记忆的非典型大脑节律频率，维贾扬相信团队能够找到治疗方法。下一步工作是研究如何触发调整PTSD患者睡眠中的大脑节律频率，以达到适合他们的节律。维贾扬称之为“隐蔽听觉刺激”。

维贾扬说：“这意味着我在播放这些声音，而你在睡觉时并未意识到。这对任何睡眠受干扰的疾病都很有用，不仅是PTSD，还有脑外伤或帕金森病。我们的想法是，通过诱导所需的神经动力学，我们可以调动睡眠的恢复能力。”