由于我們一生中大部分時(shí)間都在睡覺，因此了解為什么睡眠對大腦如此重要至關(guān)重要。

為了解釋這一點(diǎn)，必須檢查睡眠期間的大腦活動(dòng)。目前許多研究探索了與睡眠/夢想的產(chǎn)生和認(rèn)知過程有關(guān)的機(jī)制。

從 50 年代開始，快速眼動(dòng)/非快速眼動(dòng)睡眠的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致對神經(jīng)生理學(xué)和睡眠與夢之間的解剖學(xué)相關(guān)性的研究增加。“休息狀態(tài)”，如睡眠/做夢、走神、休息狀態(tài)，都共享與非喚起任務(wù)相關(guān)的相同回路。DMN（默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)）就是其中之一。我將建議一些新的研究，以幫助我們了解該主題的新發(fā)展。

Houldin (2019) [1] 寫道：“睡眠的功能是大腦的一個(gè)長期謎團(tuán)。相比之下，靜息狀態(tài)網(wǎng)絡(luò) (RSN) 的功能是其最新的謎團(tuán)之一”。作者概述了三項(xiàng)涉及 RSNs 評估的研究，使用實(shí)驗(yàn)范式跨越清醒和睡眠，其中健康、非睡眠剝奪的參與者睡在 MRI 掃描儀中，因?yàn)樗麄兊拇竽X活動(dòng)是使用同步腦電圖 (EEG)-fMRI 記錄的。  

結(jié)果表明：

a) 睡眠由與覺醒大致相同的 RSN 結(jié)構(gòu)支持

b) 睡眠的功能之一可能是通過體內(nèi)平衡來平衡覺醒

c) 頻帶表示動(dòng)態(tài)的模式反映了皮層神經(jīng)生理學(xué)動(dòng)態(tài)。

這意味著什么？

作者說：“通過觀察這些網(wǎng)絡(luò)之間的交流變化，我們可以利用這些已知的關(guān)聯(lián)來推斷大腦在睡眠期間可能在做什么”。更具體地說：第一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在清醒狀態(tài)下始終可識(shí)別的靜息狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)在睡眠期間也始終存在，盡管睡眠具有獨(dú)特的功能，但沒有出現(xiàn)新的網(wǎng)絡(luò)。第二項(xiàng)研究表明，深度睡眠的功能可能是將大腦活動(dòng)“重置”為更接近基線模式，以便大腦為第二天適應(yīng)和創(chuàng)造新模式的需要做好更好的準(zhǔn)備。第三項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，除了網(wǎng)絡(luò)本身的活動(dòng)之外，代表了數(shù)十億神經(jīng)元的集體活動(dòng)，

幾年前，2011 年，Rosazza & Minati [2] 指出：  

“可以在執(zhí)行主動(dòng)任務(wù)（例如手指敲擊或視覺刺激）期間以及在休息狀態(tài)期間研究功能連接性，在這種情況下，參與者沒有執(zhí)行任何主動(dòng)任務(wù)，只是被指示保持靜止，用眼睛固定十字架時(shí)閉合或打開。事實(shí)上，眾所周知，在靜止?fàn)顟B(tài)下，大腦會(huì)進(jìn)行自發(fā)活動(dòng)，這種活動(dòng)不是由特定的輸入或特定輸出的產(chǎn)生引起的，而是本質(zhì)上起源的。正常生理狀態(tài)下的大腦條件永遠(yuǎn)不會(huì)閑置，但始終保持神經(jīng)電和代謝活躍”。與此同時(shí)：“現(xiàn)在已經(jīng)觀察到許多其他大腦網(wǎng)絡(luò)處于靜止?fàn)顟B(tài)，包括那些與視覺、聽覺和記憶有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)。在每一種情況下，在任務(wù)期間一起發(fā)射的相同區(qū)域似乎在休息時(shí)一起嗡嗡作響，保持其功能組織的特征。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中緩慢、同步的振蕩——它們彼此獨(dú)立——也非常強(qiáng)大，即使在睡眠和麻醉下也持續(xù)存在”[3]。

關(guān)于夢/睡眠中記憶的解剖學(xué)目的地，它說明了什么？

我們知道，臨床和腦成像研究將情景記憶和自主意識(shí)與幾個(gè)前額腦區(qū)域（例如內(nèi)側(cè)、背外側(cè)）、視覺皮層和內(nèi)側(cè)顳葉（包括海馬）的活動(dòng)聯(lián)系起來。當(dāng)記憶任務(wù)的自我參照質(zhì)量很高時(shí)，海馬區(qū)域特別活躍�？焖傺蹌�(dòng)睡眠期間大腦功能的變化，特別是海馬結(jié)構(gòu)的活動(dòng)增加和前額葉區(qū)域的活動(dòng)減少，與以下觀點(diǎn)一致，即與這些大腦區(qū)域相關(guān)的情景記憶功能的改變有助于夢體驗(yàn)的獨(dú)特質(zhì)量[4]（尼爾森和斯坦斯特羅姆，2005）。  

在 Neuroscience News [5] 的在線頁面中，他們將這個(gè)話題總結(jié)如下：“當(dāng)我們睡覺時(shí)，海馬體會(huì)通過產(chǎn)生類似于我們清醒時(shí)的活動(dòng)來自發(fā)地重新激活自己。它將信息發(fā)送到皮層，皮層在這種交換之后通常是一段稱為“三角波”的靜默期，然后是稱為“睡眠紡錘”的有節(jié)奏的活動(dòng)。這是皮層回路重組形成穩(wěn)定記憶的時(shí)候。然而，三角波在新記憶的形成仍然是一個(gè)謎：為什么一段沉默會(huì)打斷海馬體和皮層之間的信息交換順序，以及皮層的功能重組？”。

我們知道新信息存儲(chǔ)在不同類型的記憶中。神經(jīng)科學(xué)家稱之為——多重記憶系統(tǒng)。該系統(tǒng)的模型源于哺乳動(dòng)物海馬系統(tǒng)受損后出現(xiàn)學(xué)習(xí)障礙模式的證據(jù)。由于許多原因，他們提出了記憶的雙重記憶理論：海馬依賴性和非海馬依賴性，或者簡單地說，陳述性和非陳述性（程序性）記憶。此外，海馬體和新皮質(zhì)分別是與臨時(shí)和長期記憶存儲(chǔ)相關(guān)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)。

“目前的記憶模型認(rèn)為，這兩種大腦結(jié)構(gòu)完成了獨(dú)特但互動(dòng)的記憶功能。具體來說：大多數(shù)模型表明，記憶是在海馬體清醒時(shí)迅速獲得的，然后再整合到皮層中進(jìn)行長期存儲(chǔ)。睡眠已被證明對皮層中記憶的轉(zhuǎn)移和鞏固至關(guān)重要”Langille JJ (2019)[6] 建議道。在隨后的鞏固期間，假設(shè)該網(wǎng)絡(luò)將有可能加強(qiáng)和整合新記憶與長期記憶存儲(chǔ)中的預(yù)先存在的記憶。離線時(shí)期，例如睡眠，被認(rèn)為是繁殖的理想時(shí)期，因?yàn)闆]有新的傳入信息會(huì)干擾整合。  

Todorova & Zugaro (2019)[7] 進(jìn)行了一項(xiàng)新研究，探索與深度睡眠有關(guān)的大腦結(jié)構(gòu)。神經(jīng)科學(xué)新聞對這篇論文的總結(jié)如下：“海馬體的自發(fā)重新激活決定了哪些皮層神經(jīng)元在 delta 波期間保持活躍，并揭示了兩個(gè)大腦結(jié)構(gòu)之間的信息傳遞。此外，在 delta 波期間激活的組件由神經(jīng)元組成在白天參與學(xué)習(xí)空間記憶任務(wù)的人。這些元素一起表明這些過程涉及記憶鞏固。為了證明這一點(diǎn)，科學(xué)家們在大鼠中制造了人工三角波來分離與海馬體重新激活相關(guān)的神經(jīng)元，或者隨機(jī)神經(jīng)元”。  

Todorova 和 Zugaro 認(rèn)為：“這種皮質(zhì)計(jì)算的隔離在記憶鞏固中是否發(fā)揮關(guān)鍵作用？對這一假設(shè)的預(yù)測是，通過實(shí)驗(yàn)誘導(dǎo) delta 波來隔離皮質(zhì)組件應(yīng)該會(huì)觸發(fā)記憶鞏固，但前提是孤立的活動(dòng)與海馬-皮層對話（伙伴尖峰）。我們已經(jīng)證明，當(dāng)內(nèi)源性機(jī)制無法做到這一點(diǎn)時(shí)，觸發(fā) delta 波可以促進(jìn)記憶鞏固，前提是 delta 波在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間窗口內(nèi)被誘導(dǎo)”。在報(bào)告這項(xiàng)研究的結(jié)果時(shí)，作者指出：“我們專注于 delta 尖峰，發(fā)現(xiàn)它們不是由于皮質(zhì)地幔不完全沉默而導(dǎo)致的神經(jīng)元噪音。相反，它們構(gòu)成了一種普遍現(xiàn)象，可能涉及所有神經(jīng)元和所有 delta 波，它們對記憶鞏固中涉及的真正處理作出反應(yīng)。這也為 delta 波在記憶鞏固中的已記錄但令人費(fèi)解的作用提供了一種機(jī)制：大部分皮層的同步沉默將網(wǎng)絡(luò)與競爭輸入隔離開來，而選定的神經(jīng)元亞群在海馬皮層信息的時(shí)期之間保持相關(guān)的尖峰模式活躍皮質(zhì)可塑性和網(wǎng)絡(luò)重組的轉(zhuǎn)移和時(shí)代”。

各種記憶障礙的治療靶點(diǎn)大相徑庭。例如，對于恐懼癥等基于恐懼的極端記憶，必須針對杏仁核；對于像強(qiáng)迫癥這樣的基于習(xí)慣的強(qiáng)烈記憶，必須針對紋狀體；對于嚴(yán)重健忘，如阿爾茨海默病，必須針對海馬體和鄰近結(jié)構(gòu)。

這些關(guān)于記憶鞏固的研究的一個(gè)可能含義是，根據(jù)這種海馬-皮層信息傳遞和網(wǎng)絡(luò)重組，創(chuàng)傷性記憶將被存儲(chǔ)、記住或遺忘。

Rosa Spagnolo

[1] Houldin, E. (2019)。清醒和睡眠中的靜息狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)。電子論文和論文庫。6397. https://ir.lib.uwo.ca/etd/6397

[2] Rosazza C. & Minati L. (2011)。靜息狀態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)：文獻(xiàn)綜述和臨床應(yīng)用。神經(jīng)元。科學(xué)。32：773-785。DOI 10.1007/s10072-011-0636-y

[3] Shen, H., H. (2015)。核心概念：靜止?fàn)顟B(tài)連接。美國國家科學(xué)院院刊，17/112：46 | 14115–14116 https://www.pnas.org/content/112/46/14115

[4] Nielsen, T., A. & Stenstrom P. (2005)。做夢的記憶來源是什么？自然，卷。437|2005 年 10 月 27 日|doi:10.1038/nature04288

[5] CNRS (2019)�！耙粋�(gè)新發(fā)現(xiàn)：我們的記憶是如何在我們睡覺時(shí)穩(wěn)定下來的。” 科學(xué)日報(bào)�？茖W(xué)日報(bào)，2019年 10 月 18 日。www.sciencedaily.com/releases/2019/10/191018125514.htm

[6] 蘭吉爾，J.，J。（2019）。記住要忘記：睡眠振蕩在記憶鞏固和遺忘中的雙重作用。正面。細(xì)胞。神經(jīng)科學(xué)。13:71。doi: 10.3389/fncel.2019.00071

[7] Todorova R. & Zugaro, M. (2019)。增量波期間的孤立皮層計(jì)算支持記憶鞏固�？茖W(xué)，2019；366 (6463): 377 DOI: 10.1126/science.aay0616