提高睡眠中的脑电波可改善大鼠记忆力

近日，《新科学家》报道了一项新发现，当大鼠在睡眠中受到某些脑电波神经元的刺激时，它们在记忆测试中的表现会更好。如果我们能增强人的这些脑电波，或许能帮助治疗痴呆症患者的记忆障碍。

大鼠大脑神经元活动插图 图源：Alamy

以前的研究表明，记忆巩固依赖于两个大脑区域：海马体和大脑皮层，前者存储短期记忆，后者存储长期记忆。一些证据表明，海马体在睡眠过程中会利用被称为尖波涟漪的高频脑电波将短期记忆转移到大脑皮层。

为了验证这一点，美国康奈尔大学的Antonio Fernandez-Ruiz和同事破坏了10只老鼠睡眠时海马体和大脑皮层之间的交流。首先，研究人员训练老鼠在迷宫中寻找糖水。然后，在老鼠睡觉时，他们使用光遗传学技术做一件事，每当老鼠的海马体产生尖锐的波纹时，就使其大脑皮层的神经元失活。第二天，老鼠在迷宫中的表现并不比前一天好，这表明它们对迷宫几乎没有记忆。10月8日，Fernandez-Ruiz在芝加哥举行的美国神经科学学会年会上介绍了这些发现。

海马体并不是大脑中唯一在睡眠中产生脑电波的区域，大脑皮层也会产生脑电波。研究人员发现，在大脑皮层产生脑电波的情况下关闭海马体细胞，会影响大鼠第二天的记忆测试成绩。“我们发现，这两种结构之间存在对话。如果我们阻止海马体倾听大脑皮层的声音，就会阻止大鼠记住它们刚刚做过的事情。”Fernandez-Ruiz说。

他们还发现，强化记忆的过程可以得到加强。研究人员将10只不同的老鼠单独关在一个笼子里，笼子里有两个新的物体。大约5分钟后，它们被放回自己的笼子。然后，科学家们利用光遗传学技术，在动物睡觉时刺激它们大脑中的海马神经元，以强化尖锐的波纹。

第二天，研究人员又把老鼠关回笼子，同时放回两个物体，但这次其中一个物体被移动过。Fernandez-Ruiz说，如果啮齿动物意识到物体被移动过（这需要记住物体的初始位置），它们就会出于好奇心花更多时间去探索它。

与对照组的10只老鼠相比，脑电波增强的老鼠在移动物体附近停留的时间平均增加了40%，这表明它们的记忆巩固得到了改善。

哈佛大学的Ksenia Kastanenka说，通过更好地了解大脑如何在睡眠中强化记忆，或许能改善记忆的形成过程，这可能会为阿尔茨海默症带来新的治疗方法。

不过，Fernandez-Ruiz说，用光遗传学来增强人的脑电波并不可行，因为这种技术具有侵入性，而且涉及基因编辑。他们通过在啮齿动物头皮上放置电极显示了类似的效果，但目前还不清楚这对人类是否有效。