雖然人們知道睡眠在加強記憶方面起著至關重要的作用，但科學家們仍在努力解碼這一過程如何在夜間的大腦中進行。由加州大學洛杉磯分校（UCLA）健康中心和特拉維夫大學的科學家領導的新研究提供了第一個來自人腦內部的生理證據，支持關於大腦如何在睡眠中鞏固記憶的主流科學理論。此外，研究人員發現，在睡眠週期的關鍵時刻進行有針對性的深腦刺激似乎可以改善記憶的鞏固。

這項研究於6月1日發表在《自然-神經科學》雜誌上，研究報告的共同作者伊扎克-弗里德（Itzhak Fried）博士說，這項研究可以為睡眠期間的深層大腦刺激有朝一日能夠幫助像阿爾茨海默氏症這樣的記憶障礙患者提供新的線索。這是通過一個新穎的”閉環”系統實現的，該系統在一個大腦區域提供電脈衝，與另一個區域記錄的大腦活動精確同步。

根據關於大腦如何在閉目養神期間將新信息轉化為長期記憶的主流理論，海馬體–大腦的記憶中心–和大腦皮層之間存在著一夜的對話，而大腦皮層與推理和計劃等高級大腦功能有關。這發生在深度睡眠階段，此時腦電波發生得特別緩慢，整個大腦區域的神經元在快速同步發射和沈默之間交替進行。

“這提供了第一個重要的證據，細化到單個神經元的水平，證明記憶中樞和整個大腦皮層之間確實存在這種互動機制，”加州大學洛杉磯分校健康中心的癲癇手術主任、加州大學洛杉磯分校大衛-格芬醫學院的神經外科、精神病學和生物行為科學教授弗萊德說。”在了解人類的記憶如何運作方面，它既有科學價值，又能利用這種知識真正提高記憶力。”

研究人員迎來了一個獨特的機會，通過加州大學洛杉磯分校健康中心的18名癲癇患者大腦中的電極測試這一記憶鞏固理論。這些電極被植入患者的大腦中，以幫助確定他們在住院期間的發作源，通常持續10天左右。

這項研究是在兩個晚上和上午進行的。就在睡前，研究參與者看到了動物和25位名人的照片配對，包括像瑪麗蓮-夢露和傑克-尼科爾森這樣容易識別的明星。他們立即接受測試，看他們能否回憶起哪位名人與哪種動物配對，並在一夜不受干擾的睡眠後，在早晨再次接受測試。

在另一個晚上，他們在睡前看到了25個新的動物和名人的配對。這一次，他們在一夜之間接受了有針對性的電刺激，並在早上測試他們回憶配對的能力。為了提供這種電刺激，研究人員創建了一個實時閉環系統，弗里德將其比作一個音樂指揮家： 該系統”聆聽”大腦的電信號，當病人進入與記憶鞏固相關的深度睡眠期時，它就會發出柔和的電脈衝，指示快速發射的神經元同步”演奏”。

與未受干擾的睡眠相比，每個接受測試的人在接受電刺激的夜晚後的記憶測試中表現更好。關鍵的電生理標記也表明，信息在海馬體和整個皮層之間流動，提供了支持記憶鞏固的物理證據。

弗里德說：我們加強了這條高速公路，信息通過它流向大腦中更永久的存儲位置。”

弗里德在2012年撰寫了一份《新英格蘭醫學雜誌》的研究報告，首次表明電刺激可以加強記憶，他的工作繼續探索深層腦刺激如何能夠改善記憶，現在已經進入了睡眠的關鍵階段。他最近獲得了美國國立衛生研究院700萬美元的資助，研究人工智能是否可以幫助確定和加強大腦中的特定記憶。

“在我們的新研究中，我們表明我們可以從總體上增強記憶，”弗里德說。”我們的下一個挑戰是我們是否有能力調控特定的記憶。”