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最新研究揭示睡眠时遗忘细胞会清理记忆

2019-09-21 16:02:31  阅读:5797+ 作者:责任编辑NO。石雅莉0321

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撰文 | 梁希同

责编 | 叶水送

至今对大学时,第一次刷夜的阅历形象深入。清晨回到宿舍,躺在床上,闭上眼,曩昔24小时里发作的工作仍像放电影一般回忆犹新。

昏睡数个小时后,我醒来发现,前一天的回忆已在睡梦中悄然发作变化,但仍然记住昨日发作了什么,这些回忆变成了像是一行行文字所描绘的故事梗概,而不再有几个小时之前那般明晰的画面感。

回忆会在大脑中被细心地挑选、收拾:要害的回忆以更有用的方法保存下来,大部分琐屑的细节则会被扔进碎纸机中。经过自动忘记这些不必要的回忆,可以为大脑的信息存储节省很多空间。

那么,在睡觉的进程中,脑中回忆是怎么被挑选和忘记的呢?大脑是怎么决议哪些回忆应该被留下呢?咱们能否调理这一进程,然后是能记住更多的东西?神经退行性疾病如阿兹海默症中的忘记和睡觉进程中的忘记是否有关?近年来,这些问题受到了越来越多的重视。本周五发表于《科学》杂志(Science)的一篇论文为答复这些问题供给一条新的头绪[1]。

在快眼动和非快眼动睡觉中,黑色素集合激素的状况影响大脑对回忆的存储

日本名古屋大学的山中章弘(Akihiro Yamanaka)研讨组发现,小鼠下丘脑中有一群排泄黑色素集合激素(MCH)的细胞,在快眼动睡觉(REM)阶段(睡觉的进程由慢波睡觉和快速动眼睡觉两个阶段替换进行,做梦一般发作在后者)被激活。这些细胞激活后会按捺回忆中心海马体的活动,然后加速回忆的忘记。

这项研讨引进留意的当地在于,研讨者提醒了一种自动忘记的方法。当研讨者人为地激活这些黑色素集合激素细胞时,小鼠很快就忘记了刚学到东西。而当人为地按捺,乃至永久地杀死这些黑色素集合激素细胞后,小鼠就变得回忆出众过目不忘。

这就阐明,在大脑中有一种回忆的清道夫,它能自动地整理着回忆,以避免大脑被过多不必要的回忆撑爆。

复旦大学脑科学研讨院研讨员、国内睡觉与失眠的分子机制研讨方面的专家黄志力教授表明, “尽管睡觉与学习回忆的稳固密切相关,但人们在快眼动(REM)睡觉期常常做梦而醒后很快忘记的机制不明。日本名古屋大学 Akihiro Yamanaka等发现坐落下丘脑的黑色素浓缩素(melanin-concentrating hormone, 黑色素集合激素)神经元在非 REM 睡觉期活动中止,觉悟期活性较低,而 REM 睡觉期活性最高。黑色素集合激素神经元的激活在促进 REM 睡觉的一起,明显按捺海马神经元活性,导致忘记。

” 山中章弘的这一发现,与多年来在果蝇中发现自动忘记的神经和分子机制,特别是清华大学钟毅试验室和美国斯克里普斯(Scripps)研讨所的 Ron Davis 的一系列发现非常相似[2]。

在果蝇中有一群多巴胺细胞促进回忆的忘记,这些多巴胺细胞在睡觉时受到了按捺。与之相反的是,在小鼠中发现的这群忘记细胞尽管在慢波睡觉阶段也受到了按捺,但时它们在快速动眼睡觉阶段受到了激活。快速动眼睡觉在小鼠和人类中共有,但果蝇却没有这一睡觉阶段。

为了证明黑色素集合激素细胞在快眼动睡觉阶段的激活起到了忘记的效果,研讨者在小鼠睡着的时分检测它们的睡觉阶段,只在快速动眼睡觉阶段按捺这些本该激活黑色素集合激素细胞。等小鼠一觉悟来,他们发现小鼠的忘记被按捺了,它们对睡前所学的回忆变得更好了。

已然睡觉有或许激活脑子的忘记细胞来整理回忆,那不睡觉是不是能增强回忆呢?尽管这个研讨声称的成果有些诱人,但其自身也有许多不解之处。

首要,研讨发现清醒和快眼动睡觉阶段黑色素集合激素细胞都被激活,而只要慢波睡觉阶段黑色素集合激素细胞不被激活,尽管研讨者以为清醒时和睡觉时被激活的是不同的黑色素集合激素细胞,但在他们在试验中并没有区别这两类细胞,因此无从得知当他们按捺一类细胞时,另一类细胞会不会像跷跷板相同被激活了,然后起到了彻底相反的效果。

其次,之前的许多研讨都发现,黑色素集合激素细胞有很强的促进睡觉,特别是快眼动睡觉的效果 [3]。所以,这篇文章的逻辑就不免落入了 “鸡生蛋,蛋生鸡” 的迷局。终究睡觉导致黑色素集合激素细胞整理回忆,仍是黑色素集合激素细胞促进了睡觉,而睡觉以别的的方法影响了回忆,该研讨并没有给出明晰的答案。

更重要的是,睡觉对回忆有着要害的效果。

在前文所介绍的快眼动睡觉阶段,2016年加拿大的麦吉尔大学的 Antoine Adamantidis 研讨组使用光遗传学手法,搅扰小鼠快眼动睡觉的脑电波,得以严峻损害小鼠的回忆 [4]。而睡觉的另一个阶段,慢波睡觉则被以为是回忆被转化为长时间存储的要害阶段。因研讨大脑海马体空间回忆而取得2014年诺贝尔奖的 John O'Keefe 早在上个世纪七十年代就发现,清醒时学到的空间回忆会在睡觉时被回放,这一进程对空间回忆被改变长时间回忆至关重要。

2018年,东京大学学者经过针对性地搅扰慢波睡觉阶段的这种回忆回放,发现回忆回放或许经过调理神经衔接的稳态平衡,起到了从头挑选的效果。在此进程中,更新鲜更重要的回忆会被增强,而陈腐碎屑的回忆则被淡化 [5]。

回忆的构成和固化自身就包含了这样的正反两面:重要信息的相关被增强,无关信息的相关被削弱。而睡觉对回忆的效果也是如此。就像是核算机的运算时需求及时将内存中的重要信息写入硬盘,然后及时清空内存,以迎候新的一轮核算。

对这一机制的把握,也对相关疾病的医治带来启示,如 “这一关于快眼动睡觉期回忆忘记神经元的发现提示:假如挑选性激活黑色素浓缩素神经元,有望加速伤口后应激妨碍(PTSD)患者惊骇回忆的忘记。” 黄志力教授表明。

参考文献:

[1] Izawa, S., et al. (2019). REMsleep–active MCH neurons are involved in forgetting hippocampus-dependent memories. Science.

[2] Davis, R. L., & Zhong, Y. (2017).The biology of forgetting—a perspective. Neuron, 95(3), 490-503.

[3] Konadhode, R. R., Pelluru, D.,Blanco-Centurion, C., Zayachkivsky, A., Liu, M., Uhde, T., ... & Shiromani,P. J. (2013). Optogenetic stimulation of MCH neurons increases sleep. Journalof Neuroscience, 33(25), 10257-10263.

[4] Boyce, R., Glasgow, S. D., Williams,S., & Adamantidis, A. (2016). Causal evidence for the role of REM sleeptheta rhythm in contextual memory consolidation. Science, 352(6287), 812-816.

[5] Norimoto, H., Makino, K., Gao, M.,Shikano, Y., Okamoto, K., Ishikawa, T., ... & Ikegaya, Y. (2018).Hippocampal ripples down-regulate synapses. Science, 359(6383), 1524-1527.

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