在古希臘神話中，有一位名為墨涅莫辛涅（Mnemosyune）的女神,，是十二泰坦神之一,，掌管記憶。這位女神有九個美麗的女兒,，專司文藝與科學(xué),，也是就我們現(xiàn)在常常提到的繆斯女神。古希臘人是把記憶當(dāng)作文藝與科學(xué)之母來看的,，沒有記憶,，就沒有文藝和科學(xué)。

同時,，古希臘人也對“能記住事情”感到疑惑,。記憶是怎樣產(chǎn)生的呢？哲學(xué)家柏拉圖是這樣認(rèn)為的：大腦對事物留下印象的方式應(yīng)當(dāng)與尖銳物體在蠟版上留下劃痕一樣,，印象一旦形成,，那么直到被磨平為止便會一直存在,；被磨平之后，出現(xiàn)的新的光滑的表面則是記憶的對立面,，也就是完全的遺忘,。

這段話與現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)的發(fā)現(xiàn)時隔千百年，但雖不中亦不遠(yuǎn)矣,。我們大腦中確實存在一塊“蠟版”,，或者更像是老師講課時用的一塊黑板。從外界獲知的新記憶就像是老師的板書,，記錄在黑板上，要將這些記憶轉(zhuǎn)化為持久的記憶,，就需要我們把板書從黑板上摘抄到筆記本上,。自然，腦中的“黑板”也和真正的黑板一樣,，是有大小限制的,，寫滿了就要擦掉舊的，才能為新的挪出空間,。

這塊黑板叫做海馬,，板書是神經(jīng)元突觸的連接，擦掉一切的則是令人沉醉的黑甜鄉(xiāng)——睡眠,。

在清醒的時候,，大腦突觸之間連接往往是被增強(qiáng)的，這就需要在睡眠期間進(jìn)行負(fù)向調(diào)控,，不過睡眠對突觸可塑性的具體影響尚且不清楚,。近期，發(fā)表在頂級期刊《科學(xué)》上的一篇研究為我們揭開了睡眠與記憶之間的神秘關(guān)系,。

來自日本東京大學(xué)的池谷裕二（Yuji Ikegaya）和RIKEN腦科學(xué)研究所的藤澤茂義（Shigeyoshi Fujisawa）團(tuán)隊合作發(fā)現(xiàn),，在睡眠的主要狀態(tài)、慢波狀態(tài)下,，一種名為尖波漣漪（sharp-wave ripples,，SWR）的特殊腦電波正是突觸負(fù)調(diào)控的關(guān)鍵[1]。特異性沉默尖波漣漪阻止了突觸的自發(fā)下調(diào),，并阻礙了新記憶的學(xué)習(xí),！

池谷裕二

藤澤茂義

在人類的歷史長河中,，諸多文明得以留存、發(fā)展,，都依賴于大腦的記憶,，而記憶的產(chǎn)生與保存機(jī)制也是神經(jīng)科學(xué)的一個關(guān)鍵問題。最早在1971年,，出現(xiàn)了第一項相關(guān)的研究,。研究者在小鼠的大腦海馬體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)新記憶形成,，海馬神經(jīng)元會形成短暫的,、穩(wěn)定的連接[2]。由此,，海馬成為了備受研究者關(guān)注的腦部區(qū)域之一,。

海馬已被證實與記憶、情緒等多個重要腦功能相關(guān),，尤其是記憶,，包括空間記憶、學(xué)習(xí)記憶和情景記憶等,。以空間記憶為例,，沒有海馬的輔助，我們必然難以記住物體的相對位置,，那么所有人都會變成路癡了,。然而海馬的大小是有限的，我們不能在有限的空間內(nèi)存儲一個無限大的數(shù)字,，對吧,？

已經(jīng)有足夠的研究結(jié)果表明，海馬并不是記憶的存儲體,，它僅僅作為新記憶的誕生地,，之后新記憶將會轉(zhuǎn)移到新皮質(zhì)形成長久的記憶，而海馬則被“格式化”一空,，來迎接下一段新記憶,。在動物[3]和人類[4]中進(jìn)行的研究都顯示，在這個重置的過程中,，睡眠起著至關(guān)重要的作用,。

擦掉舊的記憶,，寫入新的記憶

當(dāng)睡眠漸深，腦電波呈現(xiàn)同步化的慢波,，這時我們就進(jìn)入了慢波睡眠（slow-wave sleep）,。在這種狀態(tài)下，海馬會自發(fā)釋放瞬間的高頻振蕩,，研究者把這種特殊的腦波稱為尖波漣漪（SWR）,。尖波漣漪與新記憶神經(jīng)元激活有關(guān)[5]，并且也參與記憶的整合[6],。不過目前為止,，還沒有研究把尖波漣漪和突觸可塑性聯(lián)系起來。

為了搞清楚這二者之間的關(guān)系,，池谷教授和藤澤教授開展了一項實驗,。研究者試圖利用光遺傳學(xué)的方法沉默尖波漣漪，并觀察這是否會對新記憶的形成產(chǎn)生影響,。

研究者首先讓小鼠接觸一個陌生環(huán)境,，因為前人的研究已經(jīng)證實，在空間學(xué)習(xí)之后,，海馬會產(chǎn)生更多的尖波漣漪[7]。果然,，小鼠產(chǎn)生的尖波漣漪頻率增長了將近一倍,。隨后，研究者利用光遺傳學(xué)沉默了相關(guān)的神經(jīng)元,。這使得97.7±1.8%的尖波漣漪被抑制了,。

研究者對小鼠腦內(nèi)的突觸進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象,。在正常小鼠中,，經(jīng)歷過尖波漣漪之后，突觸連接有所下降,，可是沉默了尖波漣漪的小鼠突觸卻變化很小,！這是不是說明海馬的“重置”過程受到阻礙了呢？這會不會影響小鼠新記憶的形成呢,？

SWR沉默小鼠（紅）突觸可塑性受阻

于是研究者測試了小鼠的空間學(xué)習(xí)能力,。研究者讓小鼠們短暫接觸一個新環(huán)境，并偷偷改變其中場景的布置之后再把小鼠放回去,。果然,，被沉默了尖波漣漪的小鼠很明顯沒記住新環(huán)境的布置,，學(xué)習(xí)和記憶能力要比正常小鼠更低！

這說明尖波頻率是突觸可塑性重置過程的關(guān)鍵,，失去了它將會嚴(yán)重影響到新記憶的形成,！

“睡不好”要變傻，誠不我欺

研究者試圖找出尖波頻率影響突觸可塑性背后的機(jī)制,。根據(jù)前人的研究,，突觸的大小和強(qiáng)度與谷氨酸受體（NMDAR）介導(dǎo)的調(diào)控機(jī)制有關(guān)[8]，于是研究者首先嘗試在小鼠海馬腦切片中使用了NMDAR拮抗劑,。

正常情況下,，海馬產(chǎn)生的尖波漣漪會隨著時間逐漸減少。當(dāng)給予NMDAR拮抗劑,，尖波漣漪的減少被阻止了,。這也說明尖波漣漪的降低反應(yīng)的是突觸可塑性的自發(fā)變化，而不是因為切片組織的老化或突觸的疲勞,。

隨后,，研究者在小鼠體內(nèi)進(jìn)行了實驗。在接觸了一個新環(huán)境之后,，小鼠被分別給予NMDAR拮抗劑MK801或生理鹽水,，并檢測了腦內(nèi)突觸的變化。接受生理鹽水注射的小鼠突觸變化很正常,，與舊有記憶有關(guān)的連接被清除,，新記憶相關(guān)的連接增加；注射了MK801的小鼠就沒那么幸運了,，它們的突觸可塑性活動完全被抑制了,！可見尖波漣漪的作用是依賴于NMDA受體功能的。

拮抗NMDAR的小鼠突觸可塑性全面受損

這就是“我們?yōu)槭裁葱枰摺钡拇鸢噶?。在不斷記憶的過程中,，海馬要重復(fù)著“寫入”-“擦除”這樣的循環(huán)，睡眠則在后者起關(guān)鍵作用,。睡不好記性差,，這真的不是你的錯覺。

在更多的疾病，例如自閉癥和神經(jīng)分裂癥中,，睡眠期間尖波漣漪的發(fā)生也會受到一定的干擾,，并且腦神經(jīng)回路顯示出更高的興奮性。研究者正在依據(jù)本研究的結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查,，試圖發(fā)現(xiàn)尖波漣漪水平與某些自閉樣癥狀（固執(zhí),、缺乏社會性等）和精神分裂樣癥狀（譫妄、被害妄想等）之間的聯(lián)系,，以及從尖波漣漪角度恢復(fù)這些癥狀的可能性[9],。

編輯神叨叨

看完推送就睡吧~

參考資料：

[1] http://science./content/359/6383/1524

[2] J. O’Keefe, J. Dostrovsky, Brain Res.34, 171 (1971).

[3] A. K. Lee, M. A. Wilson, Neuron 36, 1183 (2002).

[4] L. Marshall et al., Nature 444, 610 (2006).

[5] A. K. Lee, M. A. Wilson, Neuron 36, 1183–1194 (2002).

[6] V. Ego-Stengel, M. A. Wilson, Hippocampus 20, 1–10 (2010).

[7] O. Eschenko, W. Ramadan, M. M?lle, J. Born, S. J. Sara, Learn.

Mem. 15, 222–228 (2008).

[8] Q. Zhou, K. J. Homma, M. M. Poo, Neuron 44, 749–757 (2004).

[9] https://news./article/20180216-585504/

[10]http://science./content/359/6383/1461

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