生物學(xué)跨學(xué)科研究中心的科學(xué)家們已經(jīng)證明，我們睡覺時(shí)發(fā)出的δ波并不像幾十年來的科學(xué)文獻(xiàn)中所描述的那樣，是大腦皮層休息時(shí)的普遍靜默期。相反，它們隔離了在長期記憶形成過程中起關(guān)鍵作用的神經(jīng)元群。這些結(jié)果發(fā)表在2019年10月18日的《科學(xué)》雜志上。
當(dāng)我們睡覺時(shí)，海馬體通過產(chǎn)生類似于清醒時(shí)的活動(dòng)而自發(fā)地自我激活。它將信息發(fā)送到大腦皮層，大腦皮層依次做出反應(yīng)。這種交流之后通常是一段稱為“δ波”的靜默期，然后是一種稱為“睡眠梭狀波”的節(jié)律性活動(dòng)。這時(shí)皮質(zhì)回路重組，形成穩(wěn)定的記憶。然而，δ波在新記憶形成中的作用仍然是一個(gè)謎：為什么一段時(shí)間的沉默會(huì)中斷海馬體和皮層之間的信息交換順序，以及皮層的功能重組？
研究人員仔細(xì)地觀察了δ波期間發(fā)生的一系列變化。令人驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)大腦皮層并不是完全沉默的，一些神經(jīng)元仍然保持活躍，并形成編碼信息的小的、協(xié)同活動(dòng)的神經(jīng)元群。這一出乎意料的觀察結(jié)果表明，當(dāng)所有其他神經(jīng)元都保持沉默時(shí)，激活的少量神經(jīng)元可以進(jìn)行重要的計(jì)算，同時(shí)免受可能出現(xiàn)的干擾。還有更重要的發(fā)現(xiàn)！海馬體的自發(fā)激活決定了哪些皮質(zhì)神經(jīng)元在δ波期間保持活躍，并揭示了兩個(gè)大腦結(jié)構(gòu)之間的信息傳遞。此外，在δ波期間激活的神經(jīng)元群是由參與白天學(xué)習(xí)空間記憶任務(wù)的神經(jīng)元組成的。這些因素表明，這些過程涉及到記憶整合。為了證明這一點(diǎn)，科學(xué)家們?cè)诖笫笊砩现圃炝巳斯う牟?，以分離與海馬體重新激活的神經(jīng)元，或者隨機(jī)分離出神經(jīng)元。結(jié)果：分離出正確神經(jīng)元后，大鼠能夠穩(wěn)定記憶，并很好地完成第二天的空間測試。
這些結(jié)果極大地改變了我們對(duì)皮質(zhì)的理解。因此，δ波是一種選擇性分離選定神經(jīng)元的方法，這些神經(jīng)元在海馬-皮質(zhì)對(duì)話和皮質(zhì)回路重組之間傳遞關(guān)鍵信息，形成長期記憶。
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