2009年3月12日星期四

为何梦境如此难记?

原文:Why Dreams Are So Difficult To Remember: Precise Communication Discovered Across Brain Areas During Sleep
翻译:Marcher

为何梦境如此难以记忆:精确通讯探索睡眠期间横跨大脑的区域

通过监听大脑中不同区域的神经元间的震颤,来自加利福尼亚理工学院的研究者们向着完全了解记忆是如何形成、传递并最终存储在大脑中——这个过程在睡梦中不同阶段的变化——这个目标迈进了一步。


他们的发现可能在将来帮助科学家了解为何梦境如此难以记忆。

科学家们早已了解记忆是形成于大脑的海马体,但却存储在大脑的其他地方——很可能是大脑外层的新皮层处。将记忆从大脑的一部分转移到另一部分需要改变神经元间的联系强度,这被认为是基于脑细胞触发的精确同步。

“我们知道,如果海马体中的神经元 A 通常在新皮层中的神经元 B 之前触发,而如果 A 与 B 之间有联系,那么这个联系将会被加强,”加利福尼亚理工学院计算与神经系统研究生,Neuron 杂志的第一作者 Casimir Wierzynski 解释道,“因此我们想要了解海马体与前额皮质——新皮层前端部分——中的神经元之间的时间同步关系。”

由加利福尼亚理工学院生物学部门的 Bren 奖金获得者,计算与神经系统副教授 Athanassios Siapas 领导的研究组使用了高科技录制与计算方法来监听老鼠大脑中神经元的触发。这些技术帮助他们精确定位了数个他们意图寻找的存在同步关系的神经元对——前额皮质内神经元触发的数毫秒内,紧随着海马神经元的触发。

“这正是海马体要在新皮层中的改变生效所需的那种联系——比如记忆的巩固或者储存。” Wierzyski 补充道。

这些在海马趾与前额皮质神经元之间的增强同步关系一得到确认,小组就使用了他们的高科技监听技术来收听睡梦中的老鼠大脑中发生了什么——Siapas 指出,因为睡眠被长期认为是记忆巩固的最佳时间。

恰好那些想法是正确的——但只是某些时候。

这个小组的确听到了睡梦期间神经元震颤的“迸发”——但只是在慢波睡眠(SWS),沉睡、无梦的睡眠阶段。“看来在非常接近慢波睡眠期的阶段,海马体中的大量细胞都被触发。”Wierzynski 说道。作为回应,前额皮质中的一些细胞也将一致触发,仅在毫秒之后。“有意思的是大部分精确的增强同步发生于这些迸发期间,而不会在这些迸发之外。”他补充道。

另一方面,在快速眼动(REM)睡眠期间,先前颤动的神经元对仿佛互相迟于对方进行对话,以相同比率触发但并不一致。

“奇怪的是我们发现这种同步关系在快速严重睡眠期间几乎完全消失了。”Wierzynski 提到。

因为快速眼动睡眠是梦境产生的时段,科学家推测记忆巩固震颤的缺失可能最终帮助解释为何梦境如此难以记忆。

就像那个概念一样引人好奇,研究者们提醒,这些发现仅仅提升了可能性,提供了今后在此领域研究的渠道。

“现在我们已经展示了这种关联,”Siapas 说,“我们有了今后能用来研究这些问题的框架。这对于我们要在未来完全了解记忆与睡眠之间关系的目标前进了一步。”

论文的其他合作者包括加州理工学院生物学博士后 Evgueniy Lubenov 与加州理工学院研究生 Ming Gu。

这项研究得到了美国国防科学与工程研究生协会、加州理工学院信息科学与技术生物电路设计中心、James S. McDonnell 基金会、Bren 基金会、McKnight 基金会、Whitehall 基金会与美国国家健康研究院的支持。

杂志参考文献:
1. State-dependent spike timing relationships between hippocampal and prefrontal circuits during sleep. Neuron, February 26, 2009

依据美国加利福尼亚理工学院提供的材料改写。

(完)

译后发现网易也对这个文章做了报道,请前往网易阅读专业编辑的作品。