睡眠剥夺如何影响大脑的记忆生成

科学家们已经知道缺乏睡眠会干扰学习和记忆能力。现在，密歇根大学的一组研究人员发现了睡眠不足是如何影响大脑记忆生成的。

此前，研究人员知道，在老鼠完成一项任务后剥夺它们的睡眠会导致它们忘记该任务的某些方面。但是研究人员并不确定海马体——位于大脑颞叶的两个海马状结构——的什么功能没有发挥作用。许多长期记忆都是在颞叶形成的。

现在，密歇根大学的研究人员发现，在海马体的某一部分中，干扰睡眠相关的振荡——或者神经元的有节奏的放电——可能是罪魁祸首。他们的研究结果发表在自然通讯。

来测试振荡的作用记忆的形成研究人员在研究生Nicolette Ognjanovski的带领下，记录了一组小鼠海马的基线活动。他们把老鼠放到一个新环境中，让它们探索，给它们轻微的脚电击，然后把它们放回笼子里休息和正常睡眠。

“如果你一天返回鼠标相同的结构,甚至几个月之后,他们会有非常刻板的恐惧反应,这是他们冻结,”萨拉•阿托恩说助理教授的分子、细胞和发育生物学和高级该论文的作者之一。“但如果你在情景休克配对后剥夺动物睡眠数小时，老鼠第二天就不会记得了。”

研究人员发现，在正常睡眠的小鼠中，海马CA1的一部分在学习后与睡眠相关的振荡更强烈。然后，他们又找来一组新的老鼠，记录下它们的海马活动基线，并让它们完成同样的任务。研究人员还给这些小鼠一种药物来抑制CA1中一小部分表达小清蛋白的抑制性神经元。

研究人员没有改变动物的睡眠行为——它们睡得很正常。但是，当这些动物睡着时，关闭表达小清蛋白的神经元的活动会干扰周围CA1神经元的节律性放电。抑制表达小清蛋白的细胞似乎完全消除了小鼠海马区正常的与学习相关的振荡增加。

“有一个古老的定理叫做赫布定律，那就是‘一起生火，一起布线，’”艾顿说。“如果你能让两个神经元在距离很近的地方有规律地放电，就很可能会影响它们之间连接的强度。”

当这些神经元被阻止有规律有节奏地同时放电时，老鼠就会忘记他们的任务与任何可怕的联系。

该研究的第一作者Ognjanovski说:“主要的振荡活动对学习非常重要，它是由海马体中的一小部分细胞控制的。”“这改变了我们对网络运作方式的理解。小清蛋白细胞控制的振荡与整体网络的变化或稳定性有关。记忆不是存储在单个细胞中，而是通过网络分布。”

研究人员还比较了对照组和睡眠振荡中断组之间神经元连接的稳定性。他们发现，在学习试验后，控制组的神经元连接不仅更强，而且这些神经元连接也更强。当与睡眠相关的海马振荡被实验阻断时，这些变化就被阻断了。

“似乎这个群体神经元在睡眠过程中大脑产生的节律为强化记忆提供了一些信息内容，”艾顿说。“节奏本身似乎是最关键的部分，可能也是为什么你需要睡眠来形成这些记忆的原因。”

下一步，研究人员计划测试恢复海马振荡(在CA1中模拟睡眠的影响)是否足以促进正常内存形成时老鼠是睡眠不足。

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