簡述學習、記憶重播、睡眠的關聯性

「那天,我們先到了異國料理店吃了炒飯,又到了飲料店買了兔子飲料。」

像這樣的具有時序的事件記憶,是如何儲存在大腦中的呢?

目前主流的學說認為記憶是由一群神經元(neuronal ensemble)儲存,在學習的過程中,這群細胞間的突觸(synapse)連結增強,而和其他的細胞的連結減弱。過去二十年的研究顯示睡眠中的漫波睡眠(slow-wave sleep)時期,會有尖波漣漪(sharp wave ripple)的產生,而這個ripple和記憶的形成密切相關,讓神經其他突觸的強度減弱,而只留下和事件相關的突觸。若我們破壞ripple的產生,記憶就會受損。

在海馬迴中,序列式的活化神經元組,是大腦編碼具有時序的空間記憶和事件記憶的一種重要方式。過去已知當睡眠的時候,我們的大腦會像這樣依序重播(replay)事件,而強化記憶─在漫波睡眠時期中的尖波漣漪,會以20倍速的方式重新在腦中重播,然而究竟是怎樣的機制讓這些神經元組橫跨到睡眠時候再度被活化,且加速重播,進而形成記憶的呢?來自法國國家科學院的研究團隊指出,事件發生的當下,其伴隨的theta波是關鍵。當老鼠主動在列車上跑的時候,theta波會清楚明顯,且重播的順序會非常的精確。而當老鼠是被動地在列車上移動的時候,theta波就會減弱,睡眠重播就會受損。結果顯示theta波,在記憶的形成扮演了關鍵性的角色。


撰稿者:強敬哲 C.C. Charng


參考資料:
Céline Drieu, Ralitsa Todorova, Michaël Zugaro; Nested sequences of hippocampal assemblies during behavior support subsequent sleep replay; Science (2018)

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