耶鲁大学研究揭示2024年睡眠与记忆的关系

耶鲁大学研究揭示2024年睡眠与记忆的关系

耶鲁大学最新研究揭示了睡眠在记忆处理中的重要作用。研究发现，睡眠期间大脑会重放多种经历以巩固记忆，并为未来经历进行"预播放"。这一发现挑战了"灾难性干扰"理论，表明大脑在面对多重信息时仍能有效整合记忆。海马体在这一过程中能够将多个经历的表征捆绑，支持长期记忆的形成。研究还探讨了不同睡眠阶段对记忆巩固的影响，尤其是慢波睡眠和快速眼动睡眠在信息传递和神经连接增强中的作用。

研究背景与方法

耶鲁大学的研究人员通过对大鼠在19.5小时内自由移动于15个不同空间环境中的神经活动进行记录，发现大脑中的神经元群体在睡眠中会重放这些经历，以巩固记忆并为未来的经历进行“预播放”。这一发现挑战了以往关于“灾难性干扰”的理论。灾难性干扰理论认为，当新信息与旧信息相互干扰时，旧信息的记忆可能会受到损害，从而导致记忆的丧失。然而，耶鲁大学的研究强调了大脑在处理多重经历时的高效性，表明即使在面对多种信息时，大脑仍能有效整合和巩固记忆。

海马体在记忆编码中的角色

海马体是大脑中与记忆和学习密切相关的区域，研究发现它能够在单个亚秒事件中将大约15个无关经历的表征进行捆绑。具体而言，研究者们通过对大鼠的实验发现，海马体在睡眠中重放的神经活动模式与清醒时的学习经历密切相关，这为理解记忆和思维的功能提供了重要的见解。海马体的神经元在睡眠中重放和预演经历，从而支持长期记忆的形成。研究者们指出，记忆形成经历两个阶段：编码和巩固。编码阶段是新信息如何影响大脑内部动态以创建与经历相关的表征，而巩固阶段则是将这些表征转化为长期存储的过程。

睡眠阶段与记忆巩固

研究还揭示了不同经历在重放和预演过程中可以同时共同表现，这可能有助于大脑处理和存储更多信息。德拉戈伊教授的研究为理解睡眠如何帮助记忆提供了新的视角，并可能激发未来对记忆复杂性的进一步研究。

神经重放和预播放机制

近年来的研究表明，睡眠状态与突触可塑性之间存在密切联系。多项机制假说被提出以解释这一关系，其中最为人知的是突触稳态假说（SHY），该假说认为在慢波睡眠期间，突触强度会在大脑中普遍降低，以抵消清醒状态下因学习而导致的突触增强。然而，关于这些突触变化的细胞机制及其驱动这些变化的睡眠依赖性活动的具体机制仍不明确。

最近的研究也表明，在睡眠期间，某些电路特定的突触增强现象（而非减弱）也可能发生。基于这些数据，研究者提出了一种替代SHY的假说，认为根据清醒期间的经验，大脑在睡眠期间可能会运作多种突触可塑性机制。通过对神经元活动模式的重放，睡眠可能在突触可塑性和长期记忆形成中发挥重要作用。

序列位置效应

2022年12月9日，发表在《Frontiers in Neuroscience》上的一项研究探讨了睡眠在情景记忆抽象中的作用。研究表明，尽管睡眠在宣言性记忆巩固中扮演重要角色，但并没有证据支持睡眠在情景记忆的去情境化或抽象知识形成中具有优先作用。研究团队进行了两项实验，结果显示，情景记忆的泛化在清醒和睡眠状态下的表现相似，睡眠并未显著提升记忆的抽象化过程。

研究还发现，睡眠有助于保留无规则的面孔-位置关联，而在清醒状态下，参与者的记忆表现较差。这一发现挑战了长期以来认为睡眠在情景记忆抽象中具有优先作用的观点，强调了清醒状态在记忆泛化中的重要性。

结论

耶鲁大学的研究为我们理解大脑在睡眠期间如何处理和整合经历提供了新的视角。睡眠不仅在记忆的编码和巩固中发挥着重要作用，海马体在这一过程中也扮演着关键角色。神经重放和预播放机制的研究进一步揭示了大脑在处理多重经历时的高效性，而序列位置效应则为我们理解记忆回忆提供了新的思路。这些研究成果不仅对神经科学领域具有重要意义，也为教育和心理学等领域的实践提供了理论支持。未来的研究将继续探索睡眠与记忆之间的复杂关系，揭示大脑在学习和记忆中的更多奥秘。

本文原文来自Forward Pathway