新研究闡明睡眠剝奪如何影響記憶

新研究闡明睡眠剝奪如何影響記憶

以前,研究人員知道,在老鼠執行任務後剝奪老鼠的睡眠狀態會導致老鼠忘記這項任務的各個方面。 但研究人員並不確定海馬體的兩個海馬狀結構的功能是什麼,這兩個結構位於大腦顳葉的許多長期記憶中 - 無法完成它的工作。

現在,研究人員已經發現,在海馬體的一個分區中乾擾睡眠相關的振盪 - 或神經元的節律性射擊 - 可能是罪魁禍首。 他們的結果出現在 自然通信.

為了測試振盪在記憶形成中的作用,研究人員記錄了一組小鼠的基線海馬活動。 他們將老鼠放入一個新的環境中,讓他們探索,給他們一個輕微的足部休克,然後將他們放回家裡的籠子裡休息並正常睡覺。

“如果你在一天甚至幾個月之後將鼠標恢復到同樣的結構,他們就會有這種非常刻板的恐懼反應,這就是它們會凍結,”資深作者,密歇根大學分子助理教授Sara Aton說。 ,細胞和發育生物學系。 “但是,如果你在上下文沖擊配對後的幾個小時內讓一隻動物入睡,那麼第二天老鼠就不記得了。”

研究人員發現,在正常睡眠的小鼠中,海馬亞段中稱為CA1的睡眠相關振盪在學習後更加穩健。 然後,他們採集了一組新的小鼠,記錄了他們的基線海馬活動,讓他們完成了同樣的任務。 研究人員還給這些小鼠提供了一種藥物來抑製表達小白蛋白的CA1中的少量抑制性神經元。

研究人員沒有改變動物的睡眠行為 - 他們正常睡覺。 但是,當那些動物睡著時,關閉表達小白蛋白的神經元的活動會破壞周圍CA1神經元的節律性發射。 抑製表達小白蛋白的細胞似乎完全消除了小鼠海馬區域中正常學習相關的振盪增加。

“有一個古老的定理叫做希伯定律,就是'火在一起,連在一起',”阿頓說。 “如果你可以讓兩個神經元在相互靠近的情況下以非常規律的方式射擊,那麼你很可能會影響它們之間的連接強度。”


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當神經元不能定期和有節奏地一起射擊時,老鼠忘記了與他們的任務有任何可怕的關聯。

“主要的振盪活動,對學習至關重要,受到海馬總細胞數量極少的控制,”該研究的合著者Nicolette Ognjanovski說。 “這改變了我們對網絡運作方式的理解。 小白蛋白細胞控制的振盪與全球網絡變化或穩定性有關。 存儲器不存儲在單個單元中,而是通過網絡分發。“

研究人員還比較了對照組與睡眠振盪被破壞的組之間神經元連接的穩定性。 他們發現,在學習試驗後,不僅對照組的關係更強,而且那些神經元連接也更強。 當睡眠相關的海馬振盪被實驗破壞時,這些變化被阻止。

“似乎這種在睡眠期間在大腦中產生節律的神經元群體正在為增強記憶提供一些信息內容,”Aton說。 “節奏本身似乎是最關鍵的部分,也可能是為什麼你需要睡覺才能形成這些記憶。”

接下來,研究人員計劃測試恢復海馬振盪(模仿CA1中的睡眠效應)是否足以促進小鼠睡眠不足時的正常記憶形成。

資源: 密歇根大學

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