众所周知，健康益处不言而喻，睡眠对我们非常有益。它有助于我们的免疫系统，并支持身体几乎所有的器官系统。近二十年来，我们也知道深度睡眠期间大脑中缓慢、同步的电波支持记忆的形成。然而，直到现在我们才确切知道大脑是如何做到这一点的。这些慢波使新皮层——长期记忆在大脑中存储的地方——特别容易接受新信息。这些发现的详细信息在12月12日发表在《自然·通讯》杂志上的研究中有所体现。
永久性记忆如何形成
科学家们认为，我们在睡觉时大脑会重播当天的事件。大脑将信息从海马体——短期记忆存储的地方——转移到新皮层。在新皮层中，它们成为长期记忆。慢波是这个过程的关键。这些波是深度睡眠期间大脑皮层中电电压的稳定和同步的振荡。慢波可以使用一种称为脑电图 (EEG)的测试来测量。当许多神经元的电电压同时每秒上升和下降一次时，也会开始出现这些波。
“多年来我们一直知道这些电压波动有助于记忆的形成，”论文合著者、德国夏里特大学医学院神经生理学研究所所长 Jörg Geiger 在一份声明中说。“当慢波睡眠从外部被人为增强时，记忆就会改善。但直到现在我们不知道到底发生了什么，因为研究人脑内部的信息流极其困难。”
研究完整的脑组织
在这项新研究中，研究小组使用了极其罕见的完整人类脑组织。他们研究了从45名因脑肿瘤或癫痫病接受手术治疗的患者那里取出的完整新皮层组织样本。这些手术在德国汉堡大学医院进行。他们模拟了组织中深度睡眠期间慢波特有的电压波动。然后，他们使用精确到纳米的玻璃微电极测量神经元的反应。为了监听通过组织连接的多个神经元之间的通信，他们一次使用了多达十个“微电极探头”。对于这种称为多探头技术的神经监听方法来说，这是一个相当大的数量。
研究团队发现，在电压波动的特定时间点，新皮层神经元之间的连接得到了极大的增强。
“突触在电压从低升高到高之后立即工作效率最高，”论文合著者、神经生理学家 Franz Xaver Mittermaier 在一份声明中说。“在这个短暂的时间窗口内，可以认为大脑皮层处于一种高度准备的状态。如果大脑恰好在这个时候回放一段记忆，它就会特别有效地转移到长期记忆中。”
这种慢波睡眠通过使存储长期记忆的新皮层在短时间内特别易感，从而支持记忆的形成。
寻找完美的时机
据研究团队称，这些知识可用于创造更好的改善记忆的治疗方法。世界各地有几个研究小组正在研究如何使用微弱的电脉冲——称为经颅电刺激——或声信号来影响睡眠期间的慢波。
“然而，目前这些刺激方法还在通过反复试验进行优化，这是一个劳动密集且耗时的过程，” Geiger 说。“我们关于完美时机的发现可以对此有所帮助。现在，它们首次允许有针对性地开发用于增强记忆形成的刺激方法。”
