日常事件的记忆存储主要发生在大脑中最古老的部分——海马体中。科学家们普遍认为，为了实现长期存储，记忆会从海马体转移到新皮层（即覆盖海马体的灰质层）。这一转移过程通常发生在睡眠期间，尤其是深度无梦睡眠阶段。

长期以来，许多神经科学家接受并基于这一记忆存储或巩固理论开展研究。然而，这一理论的验证却极为困难。布朗大学的神经科学家Mayank Mehta教授与诺贝尔奖得主、生理学家Bert Sakmann合作领导的一项新研究，为海马体与新皮层之间在睡眠期间的对话提供了迄今为止最有力的证据。

这项研究发表在《Nature Neuroscience》期刊上，揭示了一个令人惊讶的现象：与传统理论认为海马体通过神经元的突发通信向新皮层上传信息不同，Mehta教授发现情况恰恰相反——是新皮层在主导与海马体的对话。

这些发现为科学家提供了一个全新的视角，帮助他们更好地理解大脑如何在健康状态下管理记忆，以及在阿尔茨海默病等痴呆症中可能发生的病理变化。这一研究还可能为相关疾病的治疗提供新的思路。

“长期记忆的形成过程可能与我们之前的认知完全不同，”布朗大学神经科学系助理教授Mehta表示，“这种反向对话要么是记忆存储过程的一部分，要么意味着信息从旧脑到新脑的转移可能并未在睡眠中发生。无论哪种情况，这些结果都对传统的皮层-海马体对话理论提出了质疑。”

挪威科技大学生物记忆中心主任、记忆过程领域的权威专家Edvard Moser教授评价道：“这项技术上非常复杂的研究可能会显著影响我们对睡眠相关记忆巩固过程中海马体与新皮层相互作用的理解。”

为了研究这种对话机制，Mehta教授团队记录了大鼠大脑中的电活动。研究人员通过麻醉大鼠模拟深度睡眠状态，并在其大脑中植入两个电极。其中一个电极测量新皮层中数千个兴奋性神经元的电活动，这些神经元负责在神经元之间传递信号；另一个电极记录海马体中单个抑制性神经元的活动，这些神经元负责抑制神经元之间的对话。

利用这一在马克斯·普朗克医学研究所Sakmann实验室中开发的开创性单细胞记录技术，研究团队发现了一个重要现象：在深度睡眠期间，海马体和新皮层的神经活动模式既规律又高度相关。通过脑电图显示，旧脑和新脑的神经元几乎同步发放，表现为类似的峰值和波谷。

这一发现令人意外。此前的研究表明，在深度睡眠期间，新皮层的兴奋性神经元表现出节律性活动，而海马体的兴奋性神经元则表现出不规则活动。这一现象曾让研究人员感到困惑：如果这两个大脑区域在深度睡眠中进行对话，为什么它们似乎没有“说同一种语言”？Mehta教授及其团队发现，如果关注海马体中的抑制性神经元而非兴奋性神经元，答案便会浮现。研究表明，这两个大脑区域的神经活动实际上是相关的，其活动的时间点几乎一致，只是海马体的活动稍有延迟，仿佛在回响新皮层的“语言”。

这一发现揭示了旧脑与新脑之间同步通信的现象，即所谓的“相位锁定”。它有两个关键意义：首先，这表明在深度睡眠期间，主导这些脑区对话的可能是新皮层而非海马体；其次，抑制性神经元可能在这一对话中起到了控制作用。

Mehta教授表示，这些发现可能改变神经科学家对以往实验数据的解读方式，并对未来研究的设计产生深远影响。他补充道：“我们现在有了一种新的实验和理论方法，可以观察大脑两个区域之间的对话。这将帮助我们更好地理解学习和记忆背后的机制。但更令人兴奋的是，这种方法——同时研究两个大脑区域中不同类型的细胞——还可以用于研究大脑功能的其他方面，例如感知、情感和运动。这可能为基础和应用研究开辟重要的新方向。”

除了Mehta和Sakmann外，马克斯·普朗克医学研究所细胞生理学系的研究生Thomas Hahn也参与了这项研究，并担任了期刊文章的第一作者。

这项研究得到了马克斯·普朗克医学研究所、美国国家科学基金会（NSF）、美国国立卫生研究院（NIH）、NARSAD心理健康研究协会、罗德岛基金会以及所罗门家族基金会的支持。

联系人：Wendy Lawton
布朗大学