我们知道，睡个好觉有助于恢复精力，但康奈尔大学的科学家对大鼠和小鼠进行的一项新研究发现，睡眠还会重置另一项重要功能——记忆。他们的研究表明，在深度睡眠的某些时候，海马体的特定部位会变得沉默，从而使这些神经元得以重置。

学习或体验新事物会激活海马体中的神经元，海马体是大脑中对记忆至关重要的区域。之后，在睡眠期间，这些神经元会重复相同的活动模式，这就是大脑巩固记忆的方式，这些记忆随后会存储在一个叫做皮层的大区域中。但是，我们如何才能在一生中不断学习新事物而不耗尽所有神经元呢?

康奈尔大学的研究小组研究了小鼠和大鼠在学习任务和睡眠期间海马体各个区域的神经元活动。他们发现，我们睡眠时大脑中会发生一系列活动——动作电位(BARR)，这些活动在记忆巩固过程中对重新平衡海马神经网络起着至关重要的作用。这些发现为我们大脑在睡眠时如何保存记忆并保持稳定性提供了新的见解。

“这种机制可以让大脑在第二天重新使用相同的资源、相同的神经元来进行新的学习，”神经生物学助理教授AzaharaOliva博士说。研究人员认为，他们现在有了通过调整记忆巩固机制来增强记忆的工具，这可以在记忆功能衰退时应用，例如阿尔茨海默病。重要的是，他们还有证据表明可以探索消除负面或创伤记忆的方法，这可能有助于治疗创伤后应激障碍等疾病。

主要作者LindsayKarsba博士和通讯作者Oliva在《科学》杂志上发表了他们的研究成果，论文题为“一种平衡睡眠期间记忆再激活的海马回路机制”。

记忆巩固——将近期经历稳定并强化为长期记忆的过程——发生在我们睡眠时。在非快速眼动(NREM)睡眠阶段，海马神经元会显示短暂的放电活动，称为尖波涟漪(SWR)。这些模式对于记忆巩固至关重要。研究小组写道：“代表行为相关体验方面的海马体会在SWR期间一起重新激活。学习后睡眠中SWR的中断或增强分别会导致记忆受损或改善。”

然而，在选择性增加放电频率后，海马体重新平衡其活动的机制尚不清楚。“我们假设海马体利用不同的电路机制来平衡记忆巩固过程中放电频率的增加，”研究小组继续说道。海马体分为三个区域：CA1、CA2和CA3。CA1和CA3参与编码与时间和空间相关的记忆，并且已得到充分研究;人们对CA2知之甚少，新报告的研究发现CA2在睡眠期间会造成海马体的沉默和重置。

为了进行研究，研究人员将电极植入小鼠的海马体，这样他们就可以记录小鼠在学习和睡眠期间的神经元活动。通过这种方式，研究小组可以观察到，在睡眠期间，CA1和CA3区域的神经元会重现白天学习期间形成的相同神经元模式。但研究人员想知道大脑如何每天继续学习而不会超负荷或耗尽神经元。

“我们发现睡眠期间海马体还会发生其他状态，此时一切都会安静下来，”奥利瓦说。“之前非常活跃的CA1和CA3区域突然安静下来。这是记忆的重置，这种状态是由中间区域CA2产生的。”

人们认为，锥体神经元是活跃的神经元，对学习等功能性目的至关重要。另一种细胞称为中间神经元，有不同的亚型。研究人员发现，大脑有由这两种中间神经元调控的平行回路——一种调控记忆，另一种允许重置记忆。

在非快速眼动睡眠期间，CA2细胞的一个子集会发射长连串动作电位(BARR)。“除了SWR，我们还观察到了另一种类型的网络事件，其中CA2锥体细胞的一个子集会发射长连串动作电位(BARR)，同时CA1和CA2中间神经元的一个子集的发射也增加，”研究团队写道。在学习过程中活动增加的CA1神经元受到抑制。“BARR以活动依赖的方式选择性地抑制与任务相关的CA1锥体细胞，”研究人员解释说。“在学习过程中以及随后在睡眠后SWR期间，特定细胞被重新激活的次数越多，它在BARR期间受到的抑制就越多。”

学习后，使用光遗传学操作破坏BARR会导致记忆力下降。这表明，平衡的神经元再激活水平对于记忆巩固至关重要，再激活过少或过多都会导致记忆问题。BARR似乎有助于维持这种平衡，防止过度的神经元活动导致病理性病变。作者进一步指出：“我们的结果在几种类型的记忆任务和不同物种中得到了复制，表明BARR是一种有助于记忆巩固的一般海马机制。”

研究结果有助于解释为什么所有动物都需要睡眠，睡眠不仅是为了修复记忆，也是为了重置大脑，让其在清醒时保持运转。“我们表明记忆是一个动态过程，”奥利瓦说。

在相关的《观点》文章中，加州大学伯克利分校的牟翔博士和季道云博士写道：“BARR的发现揭示了海马记忆再激活在睡眠期间记忆巩固过程中如何受到精细控制，并为记忆再激活理论和突触降尺度理论之间的调和提供了可能的依据……未来的研究可能会揭示更多关于睡眠依赖性记忆巩固的机制以及它们在脑部疾病中如何受损的见解。”

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