Nature：睡眠不足造成记忆受损，且无法弥补

本文来自微信公众号：学术经纬（ID：Global_Academia），作者：药明康德内容团队，原文标题：《学完就睡，事半功倍？〈自然〉：睡不够让记忆受损且无法弥补！》，题图来自：视觉中国

在白天的繁重学习任务后，有些人会选择挑灯夜读至深夜，通过压缩睡眠来换取更多的学习时间。但这样做的收效往往并不如预期的好，尤其是学到的知识可能第二天就全忘了，这时，有人心中不禁会产生疑问：为什么如此努力，却还是学不好呢？

来自《自然》的全新研究对此现象给出了解释：在我们学习后，相关记忆需要经历不断地巩固和完善才能长时间记录下来，这一过程需要充足的睡眠来支持完成。睡眠不足是导致长期记忆形成障碍的元凶，个体只需要缺觉几小时就足以破坏记忆的形成，即使你在第二天补觉，也无法弥补记忆巩固失败造成的损失。

简单地说“睡眠对记忆很重要”并不难理解，但研究者更想知道睡眠为何有着如此关键的作用？他们将目光放在了神经元的活动上，尽管我们的大脑有着不计其数的神经元，但它们并非各自为阵，而是特定的一批神经元会通过内部连接共同执行放电，并且会以一些重复性的模式来放电和传递信息。

其中一种模式被称作尖波涟漪（sharp-wave ripple），它会特异性地在海马体中产生。这种放电模式就如同它的名字一样，即一批神经元同步放电后，紧接着第二批神经元会开始同步放电，随后是第三批、第四批，这就像水波的推动一样，周而复始地发生。这种海马体尖波涟漪会将信息从一个区域传递到另一个区域，同时它也可以增强海马体与新皮质的联系，帮助形成和储存长期记忆。

过往研究显示，尖波涟漪在清醒与睡着时都会发生，但对于两者是如何协调和联系的，人们并不太清楚。在新研究中，作者借助大鼠和迷宫测试解开了其中的秘密。大鼠在探索和破解迷宫时，也是一种动物的经验学习过程，它们需要记下不同的位置并形成长期记忆，这样才能在后续实验中快速完成迷宫测试。在白天清醒时，神经元会根据特定位置进行放电，构成特殊的尖波涟漪模式，而到了夜间睡觉时，这些尖波涟漪会被重新激活并进行重复，将短期记忆加深为长期记忆。

在实验中，部分大鼠因为人为扰乱而睡眠时间缩短，尽管这些小鼠仍然会保持尖波涟漪模式，但是神经元放电的强度明显弱于睡眠正常的小鼠，这会造成尖波涟漪强度变低，更加无序，也更少地重复白天的模式。

▲研究发现缺乏睡眠之后，大鼠的尖波涟漪更弱且无序（图片来源：参考资料[1]）

研究者对此给出了一个简单解释，即睡眠不足并不会影响尖波涟漪的数量，但是会影响它的质量，而质量恰好是决定长期记忆形成的关键。同时，大鼠实验还为我们揭示了，睡眠不足的损失是无法完全弥补的，当它们让睡眠剥夺大鼠重新恢复正常睡眠两天后，尖波涟漪的重复再造活动有所恢复，却难以达到一直正常睡眠大鼠所拥有的高质水平。

结合之前的发现，研究团队确认了海马体尖波涟漪与记忆的关系：白天的尖波涟漪负责选择需要记住的经验和行为，夜间的尖波涟漪负责复刻，将经验转变成长期记忆。由此可见，高强度的熬夜学习或许并不能帮助巩固知识，而只有学到一定程度后及时上床睡觉，才有可能加速知识长期储存，达到事半功倍的效果。

参考资料：

[1] Bapun Giri et al， Sleep loss diminishes hippocampal reactivation and replay， Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07538-2

[2] Sleep deprivation disrupts memory: here’s why. Retrieved June 14， 2024 from https://www.nature.com/articles/d41586-024-01732-y

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