睡眠如何建立關系記憶

關系記憶是記住物體，人或事件之間任意或間接關聯(lián)的能力，例如帶有面孔的名字，您把車鑰匙放在哪里，以及您是否在烹飪后但在離開房屋之前關閉了爐子。

以前的研究已經確定，動物和人類的記憶力受益于充足、高質量的睡眠。在2022年5月25日發(fā)表在《神經科學雜志》上的一項新研究中，加州大學圣地亞哥分校醫(yī)學院醫(yī)學教授馬克西姆·巴熱諾夫博士和實驗室研究生蒂莫西·塔德羅斯(Timothy Tadros)描述了在睡眠期間加強或創(chuàng)造新的關系記憶的潛在機制。

作者開發(fā)了大腦兩個區(qū)域的人工模型：丘腦(參與早期感覺處理)和皮質(參與記憶，學習和決策)。該模型能夠模擬兩種主要的大腦狀態(tài)：當神經元自發(fā)活躍時處于清醒狀態(tài)，并在產生電活動的內在振蕩(如慢波)時進行優(yōu)化以處理感覺輸入和深度睡眠。

網絡模型的屬性可以改變，以促進清醒和睡眠活動之間的轉換，類似于生物大腦每天做的事情。

在皮質區(qū)域，神經元之間的連接被允許根據(jù)其活性變得更強或更弱，稱為突觸可塑性，這反映了記憶如何形成或擦除的主要已知生物學機制。

“我們在視覺處理后對皮層進行了建模，一個皮質層代表初級視覺皮層，另一個皮層代表關聯(lián)皮層，”Tadros說。“每當人們看到相同的物體時，視覺皮層中大致相同的神經元就會活躍起來。如果一個人在同一上下文中看到兩個物體，那么這些關聯(lián)可以通過加強代表兩個物體中每個物體的神經元之間的聯(lián)系在關聯(lián)皮層中學習。

科學家們在清醒模式下訓練網絡，以學習這種直接關聯(lián)，例如A + B或B + C而不是A + C，然后發(fā)現(xiàn)在睡眠模式下，該模型形成了間接關聯(lián)：A + C。

“發(fā)生這種情況是因為在睡眠期間，代表所有三個相關項目(A，B和C)的神經元以接近的時間順序自發(fā)發(fā)射，這種現(xiàn)象稱為睡眠重放，這觸發(fā)了突觸可塑性并導致所有這些神經元之間形成強烈的突觸連接，”Bazhenov說。“因此，在睡眠后，激活任何一個組，如A，激活所有其他相關組，如B和C。

雖然主要是概念性的，但研究人員表示，這項工作具有現(xiàn)實世界的影響。

“這項研究的一個重要的現(xiàn)實世界影響是為未來的疾病研究提供信息，如精神分裂癥和自閉癥譜系障礙，”Bazhenov說。“研究表明，患有這些疾病的人在關系記憶任務中表現(xiàn)更差，并且還擾亂了睡眠，特別是慢波睡眠。

“我們的研究表明，專注于改善慢波睡眠以減輕與這些疾病相關的一些認知癥狀可能比只關注認知癥狀更有成效。

作者還指出，記憶功能和睡眠質量隨著年齡的增長而下降，但增強睡眠振蕩的當前或新技術可能有助于保護和改善老年人的記憶功能。