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Science揭秘:做梦时,大脑或在积极地忘记...

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  2019 健康旅游

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  “多情自古空余恨,好梦由来最易醒。”关键是,一觉醒来,你是否还能记起自己的梦?

  已知快速眼动睡眠(REM)是一段令人着迷的睡眠阶段,我们大部分的梦境都是在这期间编织的。有些人会说“我睡觉从来不做梦”,那只不过是你已经忘记了自己的梦。

  北京时间9月20日,发表在《Science》上的一篇新研究中,由日本和美国科学家组成的研究团队告诉我们,REM阶段或许也是大脑在主动遗忘的时候。该研究结果表明,睡眠期间的遗忘可能是由在大脑深处发现的神经元所控制,而这些神经元过去以产生一种刺激食欲的激素而闻名。

  

  该研究联合通讯作者、美国SRI国际神经科学研究中心主任Thomas Kilduff博士说:“有没有想过为什么我们醒来后好多梦记不起来了?我们的研究结果表明,在快速眼动睡眠中,一组特定神经元的放电控制着大脑在睡了一个好觉后是否能记住新的信息。”

  REM是身体每晚循环的几个睡眠阶段之一。它首先发生在入睡后的90分钟左右,其特征是眼睛快速转动、心跳加快、四肢瘫软、脑电波觉醒和做梦。

  一个多世纪以来,科学家们一直在探索睡眠在储存记忆方面的作用。尽管许多研究已经表明睡眠有助于大脑储存新记忆,但包括DNA双螺旋结构的共同发现者Francis Crick教授在内的其他学者提出了这样一种可能,即睡眠,尤其是快速眼动睡眠,可能是大脑主动消除或忘记过多信息的时间。此外,最近在小鼠中进行的研究表明,在包括REM的睡眠期间,大脑选择性地切断与某些学习类型有关的神经元之间的突触连接。然而,在这项研究之前,还没有人证明这是如何发生的。

  美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所项目主任Janet He博士说:“了解睡眠在遗忘中的作用可以帮助研究人员更好地理解一系列与记忆相关的疾病,如创伤后应激障碍和阿尔茨海默症。这项研究提供了最直接的证据,表明快速眼动睡眠可能在大脑决定储存哪些记忆方面发挥作用。”

  Kilduff和他在日本名古屋大学的合作伙伴Akihiro Yamanaka教授,花了多年时间研究一种名为下丘脑黑色素浓缩激素(MCH)在控制睡眠和嗜睡方面的作用。嗜睡症是一种让人在白天感到极度困倦的疾病,有时会出现类似快速眼动睡眠的变化,如四肢肌肉张力丧失和幻觉。他们的实验室和其他研究人员已经证明,嗜睡症可能与下丘脑中产生下视丘分泌素(食欲激素)的神经元丧失有关。下丘脑是位于大脑深处的一块花生大小的区域。

  在这项新研究中,该研究团队研究了产生MCH的邻近细胞。与之前的研究一致,研究人员发现,大多数(52.8%)的下丘脑MCH细胞在小鼠REM睡眠时被激活,而只有35%的细胞在小鼠清醒时才被激活,还有大约12%的细胞在两种情况下都被激活。

  

  使用光遗传学对产生MCH的神经元的脑状态依赖性抑制显示,如果在REM睡眠期间MCH神经元被抑制,则记忆得到改善。图片来源:Nagoya University

  他们还发现了一些线索,揭示这些细胞可能在学习和记忆中发挥作用。电子记录和追踪实验表明,许多下丘脑MCH细胞通过长轴突向大脑的记忆中心海马体发送抑制信息。

  Kilduff说:“从之前在其他实验室做的研究中,我们已经知道MCH细胞在REM睡眠期间是活跃的。在发现这个新回路后,我们认为这些细胞可能有助于大脑存储记忆。”

  为了验证这一想法,研究人员使用多种遗传工具在记忆测试期间打开和关闭小鼠的MCH神经元。具体而言,他们检查了MCH细胞在保留期间所起的作用,即在学习新知识后,新知识被储存或巩固到长期记忆前的一段时间。科学家们使用了几项记忆测试,其中一项测试评估了小鼠区分新事物和已知事物的能力。

  令人惊讶的是,他们发现在保留期间打开MCH细胞会使记忆力下降,而关闭细胞则会改善记忆。例如,与熟悉的物体相比,激活细胞减少了小鼠在新物体周围嗅探的时间,但关闭细胞则产生相反的效果。

  进一步的实验表明,MCH神经元在REM睡眠中只发挥这一种作用。当在REM睡眠期间关闭MCH神经元时,小鼠在记忆测试中表现更好。相反,在小鼠清醒或处于其他睡眠状态时关闭神经元则对记忆没有影响。

  Kilduff说:“这些结果表明,MCH神经元帮助大脑积极地忘记可能是不重要的新信息。由于梦被认为主要发生在REM期间,也就是MCH细胞开启的睡眠阶段,这些细胞的激活可能会阻止梦境的内容储存在海马体中。因此,当梦醒后很快就会被遗忘。”

  在未来,研究人员计划探索这种新回路是否在睡眠和记忆障碍中发挥作用。

  注:这项研究由美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所(NINDS)资助。

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  该研究联合通讯作者、美国SRI国际神经科学研究中心主任Thomas Kilduff博士说:“有没有想过为什么我们醒来后好多梦记不起来了?我们的研究结果表明,在快速眼动睡眠中,一组特定神经元的放电控制着大脑在睡了一个好觉后是否能记住新的信息。”

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  一个多世纪以来,科学家们一直在探索睡眠在储存记忆方面的作用。尽管许多研究已经表明睡眠有助于大脑储存新记忆,但包括DNA双螺旋结构的共同发现者Francis Crick教授在内的其他学者提出了这样一种可能,即睡眠,尤其是快速眼动睡眠,可能是大脑主动消除或忘记过多信息的时间。此外,最近在小鼠中进行的研究表明,在包括REM的睡眠期间,大脑选择性地切断与某些学习类型有关的神经元之间的突触连接。然而,在这项研究之前,还没有人证明这是如何发生的。

  美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所项目主任Janet He博士说:“了解睡眠在遗忘中的作用可以帮助研究人员更好地理解一系列与记忆相关的疾病,如创伤后应激障碍和阿尔茨海默症。这项研究提供了最直接的证据,表明快速眼动睡眠可能在大脑决定储存哪些记忆方面发挥作用。”

  Kilduff和他在日本名古屋大学的合作伙伴Akihiro Yamanaka教授,花了多年时间研究一种名为下丘脑黑色素浓缩激素(MCH)在控制睡眠和嗜睡方面的作用。嗜睡症是一种让人在白天感到极度困倦的疾病,有时会出现类似快速眼动睡眠的变化,如四肢肌肉张力丧失和幻觉。他们的实验室和其他研究人员已经证明,嗜睡症可能与下丘脑中产生下视丘分泌素(食欲激素)的神经元丧失有关。下丘脑是位于大脑深处的一块花生大小的区域。

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  使用光遗传学对产生MCH的神经元的脑状态依赖性抑制显示,如果在REM睡眠期间MCH神经元被抑制,则记忆得到改善。图片来源:Nagoya University

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