康奈尔大学的一项新研究发现，睡眠不仅恢复精力，还能重置大脑的记忆系统，为持续学习提供可能，并为治疗记忆相关疾病（如阿尔茨海默病、创伤后应激障碍）提供了新策略。

学习或体验新事物会激活海马体（大脑中对记忆至关重要的区域）中的神经元。睡眠时，这些神经元会重复相同的活动模式，从而巩固记忆，并将其存储在大脑皮层。然而，大脑如何能够终身学习而不耗尽神经元？

记忆重置的机制

发表在《科学》期刊上的这项研究发现，在深度睡眠的特定时间，海马体的某些部分会变得沉默，从而使神经元得以重置。论文通讯作者、神经生物学和行为学助理教授Azahara Oliva说：“这种机制可能允许大脑在第二天重复使用相同的资源、相同的神经元进行新的学习。”

海马体分为三个区域：CA1、CA2和CA3。CA1和CA3参与编码与时间和空间相关的记忆，已被充分研究；而CA2了解较少，当前研究发现CA2在睡眠期间产生海马体的沉默和重置。

研究人员在小鼠海马体中植入电极，记录学习和睡眠期间的神经元活动。他们观察到，睡眠期间CA1和CA3区域的神经元重现白天学习形成的模式。但大脑如何每天继续学习而不超负荷？Oliva说：“我们意识到睡眠期间还有其他海马体状态，其中一切都被沉默。曾经非常活跃的CA1和CA3区域突然变得安静。这是记忆的重置，由中间区域CA2产生。”

对记忆增强和治疗的意义

被称为锥体神经元的细胞与学习等功能相关，而另一种中间神经元有不同的亚型。研究人员发现，大脑有由两种中间神经元调节的并行回路——一个调节记忆，另一个允许记忆重置。

研究人员认为，他们现在有了通过调整记忆巩固机制来增强记忆的工具，这可在记忆功能出现问题时（如阿尔茨海默病）应用。重要的是，他们也有证据探索消除负面或创伤性记忆的方法，这可能有助于治疗创伤后应激障碍等疾病。

这一结果有助于解释为什么所有动物都需要睡眠——不仅为了固定记忆，也为了重置大脑并使其在清醒时正常工作。Oliva说：“我们表明，记忆是一个动态过程。”

参考原文： Lindsay A. Karaba, et al. “A hippocampal circuit mechanism to balance memory reactivation during sleep”. Science. 15 August 2024. DOI: 10.1126/science.ado5708.