生物学跨学科研究中心(CNRS/Collége de France/INSERM)的科学家们研究表明,我们睡觉时发出的delta波并不是像数十年来科学家报道的那样,在大脑休息的沉默期是不发射的。相反,它们是由一群类似的神经元发出,而这些神经元在形成长期记忆过程中扮演的重要作用。这些结果于2019年10月18日发表在《科学》杂志上。
当我们睡觉时,海马通过产生类似于我们清醒时的电活动来自发地激活自身。它向皮层发送信息,而皮层会反过来做出反应。这种交换之后通常伴随着一段沉默期,称为"delta波",然后是称为"睡眠主轴"的节奏活动。这时,皮层环路会重新组织而形成稳定的记忆。然而,delta波在新记忆的形成中的作用仍然是一个谜:为什么一段沉默会中断海马和皮层之间的信息交流序列,以及皮层的功能重组?
作者在这里更仔细地观察了delta波本身发生的情况。令人惊讶的是,他们发现皮层并非完全沉默,总有一些神经元保持活动状态并形成程序集,即小而共作用的集,即编码信息。这一意外的观察表明,当其他神经元保持沉默时,其它少量神经元仍然处于活化状态,进行着重要的计算,同时防止可能的干扰。
为了在大鼠身上证明这一点,科学家们制造了人工delta波来分离与海马区重新激活相关的神经元,和随机神经元。结果:当正确的神经元被分离时,大鼠能够稳定他们的记忆,并在第二天的空间测试中取得好成绩。
这些结果极大地改变了我们理解皮层的方式。因此,delta波是特定神经元在海马-皮质传递信息的重要方式,从而帮助皮层环路重组以形成长期记忆。
而此项研究也为以后开展更有效的学习方法提供了重要的理论依据。
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