當小鼠被剝奪睡眠時，一個與長期記憶相關的關鍵大腦訊號會減弱――這可能有助於解釋為什麼睡眠不足會破壞記憶的形成。即使是一夜睡眠不足後的正常睡眠也不足以修復大腦訊號。今天發表在《Nature》雜誌上的這些研究結果表明，存在一個“記憶處理的關鍵窗口期”，加州大學舊金山分校的神經科學家Loren Frank說，他沒有參與這項研究。 “一旦你失去了它，你就失去了它。”

該研究的合著者、密西根大學安娜堡醫學院的計算神經科學家Kamran Diba說，隨著時間的推移，這些發現可能會導致有針對性的治療來改善記憶力。

同步射擊

大腦中的神經元很少單獨行動;它們是高度相互關聯的，經常以一種有節奏或重複的模式一起開火。其中一種模式是銳波波紋，在這種模式中，一大群神經元以極端同步的方式放電，然後另一大群神經元也以同樣的方式放電，以此類推，一個接一個地以特定的速度放電。這些漣漪發生在一個叫做海馬體的大腦區域，這是記憶形成的關鍵。這種模式被認為是為了促進與大腦新皮質的交流，而大腦新皮質是儲存長期記憶的地方。

它們功能的一個線索是，其中一些漣漪是過去事件中發生的大腦活動模式的加速重新運行。例如，當一隻動物來到籠子裡的某個特定地點時，海馬體中一組特定的神經元會齊聲放電，形成對該地點的神經表徵。之後，這些相同的神經元可能會參與到銳波漣漪中――就好像它們在快速回放那段經歷的片段。

先前的研究發現，當這些漣漪受到干擾時，小鼠在記憶測試中表現不佳。當漣漪延長時，他們在同一測試中的表現也有所提高，這使得紐約市紐約大學朗格尼健康中心(NYU Langone Health)的系統神經科學家Buzsáki將漣漪稱為記憶和學習的「認知生物標誌物」。 Buzsáki自1980年代以來一直在研究這種爆發。

研究人員也注意到，無論是在清醒的時候還是在深度睡眠的時候，銳波漣漪都容易發生，而睡眠中的這種爆發對於將短期知識轉化為長期記憶似乎特別重要。這些漣漪、睡眠和記憶之間的關聯是有據可查的，但很少有研究直接操縱睡眠來確定它如何影響這些漣漪，進而影響記憶，Diba說。

警鐘

為了了解睡眠不足是如何影響記憶的，Diba和他的同事們記錄了七隻小鼠在幾週內探索迷宮時的海馬體活動。研究人員定期擾亂一些動物的睡眠，讓其他動物隨心所欲地睡覺。

令Diba驚訝的是，被反覆喚醒的小鼠與正常睡眠的小鼠相比，有相似甚至更高的銳波漣漪活動量。但是，漣漪的發射更弱，更沒有組織，顯示出先前發射模式的重複明顯減少。在被剝奪睡眠的動物經過兩天的恢復後，先前神經模式的重現有所反彈，但從未達到正常睡眠動物的水平。

Frank說，這項研究清楚地表明，「記憶在經歷之後會繼續被處理，而後經歷處理真的很重要」。這可以解釋為什麼考試前死記硬背或開夜車可能是無效的策略。

他說，這也給研究人員上了重要的一課:考慮到正常睡眠的小鼠和睡眠不足的小鼠有相似數量的漣漪，銳波漣漪的內容比它的數量更重要。

漣漪效應

Buzsáki說，這些發現與他的團隊在3月6日發表的數據一致，他們發現動物在清醒時發生的尖波漣漪可能有助於選擇哪些經歷進入長期記憶。

他說，有可能睡眠不足的小鼠的紊亂的銳波漣漪不允許它們有效地標記長期記憶的經歷。因此，動物可能無法在以後的時間內重播這些經歷的神經放電。

Buzsáki說，這意味著睡眠中斷可以用來阻止記憶進入長期存儲，這對最近經歷過創傷的人來說可能很有用，例如那些患有創傷後壓力症候群的人。