睡眠與記憶鞏固

1、劉建勛心理學(xué)系1300013726睡眠與記憶鞏固的研究進(jìn)展摘 要 睡眠活動(dòng)占據(jù)著我們一生中大約1/3的時(shí)間，其意義獲得了很多學(xué)者的關(guān)注。近二十年來(lái)，睡眠與記憶鞏固的關(guān)系成為了其中很重要的研究，得到了涉及行為學(xué)、生理學(xué)、細(xì)胞學(xué)和分子學(xué)等水平的實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持，并且逐步發(fā)展出了再刺激鞏固理論、突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō)和記憶片段重演重疊理論來(lái)對(duì)睡眠依賴的記憶鞏固進(jìn)行解釋。本文概括了近十幾年來(lái)支持睡眠依賴記憶鞏固的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，介紹了有關(guān)解釋理論，并對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題和未來(lái)研究方向進(jìn)行了總結(jié)和展望。關(guān)鍵詞 睡眠 記憶鞏固 再激活鞏固理論 突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō) 記憶片段重演重疊1 導(dǎo)言關(guān)于睡眠與學(xué)習(xí)和記憶鞏固的問(wèn)題很早就得到了人們的關(guān)注，

2、在公元之初，羅馬的修辭學(xué)者昆體良就對(duì)于睡眠的利處做出過(guò)如下的論述：“起初無(wú)法重復(fù)的東西等到下一天就會(huì)被熟記；這一通常被認(rèn)為會(huì)造成遺忘的關(guān)鍵時(shí)刻其實(shí)是可以加強(qiáng)記憶的”。這一論述很長(zhǎng)時(shí)間都以常識(shí)的形式存在，直到1994年Karni、Sagi等人的研究才建立起了睡眠和記憶的聯(lián)系。之后的十幾年中，有關(guān)睡眠依賴(sleep-dependent)學(xué)習(xí)和記憶鞏固的研究雨后春筍般出現(xiàn)，并且得到了來(lái)自分子、細(xì)胞、生理學(xué)和行為學(xué)等多角度的證據(jù)支持(Stickgold, 2005)。睡眠與記憶鞏固關(guān)系的研究所面對(duì)的最大的問(wèn)題之一就是記憶和記憶的鞏固是一個(gè)復(fù)雜而非單一的過(guò)程，所以控制其他因素的影響，從不同角度切入成為

3、了一個(gè)突破口。另外，對(duì)于睡眠和記憶鞏固背后機(jī)制的探討也存在爭(zhēng)議，再激活鞏固假說(shuō)和突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō)以及最近出現(xiàn)的“記憶片段重演重疊”是解釋睡眠和記憶的幾大理論，也各自獲得了大量的證據(jù)支持，同時(shí)也各自存在著缺陷。本文就旨在對(duì)近幾年來(lái)有關(guān)睡眠和記憶鞏固關(guān)系的研究進(jìn)行回顧，對(duì)兩種不同的解釋機(jī)制進(jìn)行分析，并且針對(duì)目前研究的進(jìn)展對(duì)將來(lái)的研究提出展望。2 睡眠與記憶鞏固的研究證據(jù)隨著睡眠與記憶鞏固的研究得到越來(lái)越多人的關(guān)注，心理學(xué)家、生物學(xué)家以及神經(jīng)科學(xué)家等從不同的角度發(fā)現(xiàn)睡眠在大腦的記憶塑造上所扮演的重要角色。2.1 行為水平研究記憶鞏固指的是學(xué)習(xí)之后記憶加工過(guò)程，從而能夠有效指導(dǎo)行為，因此我們可以用學(xué)習(xí)記憶

4、之后的行為改變作為記憶鞏固效果評(píng)價(jià)的指標(biāo)。而目前對(duì)于記憶的分類，我們根據(jù)是否有意識(shí)參與，將記憶分為包括情景和語(yǔ)義記憶的陳述性記憶，以及包括啟動(dòng)、程序性記憶和條件反射的非陳述性記憶。于是，對(duì)于睡眠和記憶鞏固的研究，睡眠剝奪是研究睡眠的記憶功能通常采用的研究范式，通過(guò)比較學(xué)習(xí)后是否進(jìn)行睡眠導(dǎo)致的不同行為，可以直接證明睡眠的記憶鞏固功能；另外，將個(gè)體暴露于豐富環(huán)境或者學(xué)習(xí)后導(dǎo)致的睡眠結(jié)構(gòu)的改變也可以間接證明記憶的鞏固需要睡眠。2.1.1睡眠剝奪與陳述性/非陳述性記憶 陳述性記憶指的是可以直接用意識(shí)提取的記憶，包括與事件過(guò)程有關(guān)的情景記憶和與世界知識(shí)有關(guān)的語(yǔ)義記憶。在Gais等人(2006)的研究中，

5、被試在進(jìn)行一項(xiàng)英語(yǔ)-德語(yǔ)單詞的學(xué)習(xí)記憶后，剝奪其第一晚的全部睡眠，48h后發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組的平均遺忘率為15%，而控制組則基本沒(méi)有遺忘，證明了睡眠剝奪可以損害陳述性記憶的鞏固。而Stickgold(2005)的手指順序運(yùn)動(dòng)技巧學(xué)習(xí)任務(wù)發(fā)現(xiàn)，被試進(jìn)行手指順序運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)之后成績(jī)穩(wěn)步提升至60%左右，隨后一組被試剝奪睡眠4-12小時(shí)，發(fā)現(xiàn)其成績(jī)并沒(méi)有增長(zhǎng)，而一組進(jìn)行睡眠的被試則表現(xiàn)除了20%的速度增長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)甚至90分鐘的打盹兒都可以造成16%的速度提升。由于手指順序運(yùn)動(dòng)屬于無(wú)需意識(shí)參與的程序性記憶，所以證明睡眠也會(huì)對(duì)于非陳述性記憶產(chǎn)生影響。綜上我們可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)后睡眠剝奪對(duì)陳述性記憶和非陳述性記憶的鞏

6、固過(guò)程均有損害。2.1.2 REM睡眠剝奪與記憶鞏固上面的結(jié)論只是揭示了睡眠與記憶鞏固確實(shí)有關(guān)，而為了探究不同睡眠階段的記憶鞏固功能的差異，實(shí)驗(yàn)室通常采用REM睡眠剝奪的方式。Maquet(2001)在一項(xiàng)大鼠雙向穿梭回避反射的研究中發(fā)現(xiàn)，選擇性剝奪訓(xùn)練后9-12h或者17-20h時(shí)間窗口的REM睡眠，大鼠的行為改進(jìn)過(guò)程完全受損，這一點(diǎn)在Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)、復(fù)雜性壓桿操作訓(xùn)練和恐懼反射等海馬依賴和非海馬依賴的記憶中也都獲得了相似的結(jié)論。Holland和Lewis(2007)對(duì)于人類情感記憶的研究發(fā)現(xiàn)，如果將被試3h內(nèi)的REM睡眠剝奪之后，其與情感相關(guān)的陳述性記憶不能鞏固。針對(duì)睡眠剝奪的范式

7、，有學(xué)者提出疑問(wèn)，會(huì)不會(huì)是因?yàn)樗邉儕Z引起的非特異性反應(yīng)(如應(yīng)激效應(yīng)等)而非睡眠剝奪本身對(duì)記憶鞏固產(chǎn)生了負(fù)性影響。但是Ruskin等人將腎上腺切除術(shù)之后的大鼠(通過(guò)植入藥片維持生理皮質(zhì)酮水平)和正常大鼠在訓(xùn)練前同時(shí)進(jìn)行睡眠剝奪，訓(xùn)練后行為測(cè)試沒(méi)有觀察到差異，說(shuō)明睡眠剝奪不是應(yīng)激反應(yīng)的結(jié)果(李洋, 王得春, & 胡志安, 2008)。2.1.3 學(xué)習(xí)后睡眠結(jié)構(gòu)的改變以上的睡眠剝奪的實(shí)驗(yàn)都是針對(duì)睡眠剝奪后對(duì)行為的影響，其實(shí)，記憶行為本身也會(huì)對(duì)睡眠結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生影響。學(xué)習(xí)后睡眠總時(shí)間延長(zhǎng)、特定睡眠狀態(tài)的延長(zhǎng)或者某種睡眠腦電活動(dòng)增強(qiáng)等睡眠結(jié)構(gòu)的改變，都可以簡(jiǎn)介證明學(xué)習(xí)后的記憶鞏固需要睡眠的參與。

8、對(duì)于嚙齒動(dòng)物的研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)三周將大鼠暴露于豐富環(huán)境，隨后的睡眠時(shí)間明顯延長(zhǎng)；對(duì)于人類語(yǔ)言學(xué)習(xí)的研究也發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)后NREM睡眠周期平均持續(xù)時(shí)間增長(zhǎng)程度與回憶效果成正比(李洋, 王得春, & 胡志安, 2008)； Indrani等人(2006)在Science上對(duì)于果蠅的研究甚至也發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果。以上結(jié)果都說(shuō)明，學(xué)習(xí)記憶和睡眠之間不是單純的作用與被作用的關(guān)系，而是存在著相互影響的交互。2.2 細(xì)胞水平研究除了容易觀察到個(gè)體行為和生理神經(jīng)活動(dòng)的研究，研究者將研究范圍擴(kuò)大，試圖從細(xì)胞水平找到支持睡眠與記憶相關(guān)的證據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，睡眠對(duì)于貓視覺(jué)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)依賴塑造起作用。對(duì)于貓的知覺(jué)實(shí)驗(yàn)曾發(fā)現(xiàn)

9、，單眼的視覺(jué)的剝奪(6h)會(huì)降低被剝奪眼視皮層細(xì)胞神經(jīng)反應(yīng)，但是當(dāng)剝奪之后經(jīng)歷6h的睡眠，這個(gè)效果會(huì)得到加強(qiáng)，仿佛貓咪又經(jīng)歷了6h的視覺(jué)剝奪一般(Frank, Issa, & Stryker, 2001)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了睡眠確定影響到視覺(jué)細(xì)胞的學(xué)習(xí)與記憶的鞏固。2.3 分子水平研究隨著研究手段的不斷豐富，科學(xué)家們將目標(biāo)指向了對(duì)睡眠和記憶鞏固關(guān)系的分子水平的研究，研究者們?cè)诶鲜笾邪l(fā)現(xiàn)，基因的表達(dá)與覺(jué)醒和睡眠有關(guān)。大量的有關(guān)于基因芯片的研究證實(shí)：大約10%的大腦皮層和小腦的基因表達(dá)在白天和黑夜中經(jīng)歷波動(dòng)，其中有一半在覺(jué)醒和睡眠狀態(tài)下表達(dá)存在差異。有一些基因在睡眠期間會(huì)提升表達(dá)程度，其中包括

10、那些編碼鈣調(diào)蛋白激酶IV和磷酸酶的基因，而上述兩種物質(zhì)被認(rèn)為與大腦重塑以及記憶鞏固有關(guān)(Cirelli, Gutierrez, & Tononi, 2004)。另外，基因表達(dá)在睡眠時(shí)也會(huì)依賴行為模式進(jìn)行激活，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)被試暴露在豐富環(huán)境下，其有關(guān)功能依賴性突觸重塑以及與海馬的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)的zif-268基因會(huì)在REM睡眠過(guò)程中被誘發(fā)表達(dá)，首先在杏仁核，內(nèi)嗅皮層、聽(tīng)覺(jué)皮層，隨后在REM期間擴(kuò)散至感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)皮層(Ribeiro et al., 1999)。2.4 夢(mèng)境與記憶鞏固除了可觀察的客觀的行為、生理或者神經(jīng)活動(dòng)的改變，人的夢(mèng)境也可以反映出睡眠中大腦的活動(dòng)，雖然這一點(diǎn)基于的是被試的主觀報(bào)

11、告，但是也可以為記憶鞏固提供證據(jù)。對(duì)剛結(jié)束俄羅斯方塊游戲被試的夢(mèng)境分析發(fā)現(xiàn)，與我們通常的看法不同，我們?cè)谒瘔?mèng)中很少會(huì)重演(replay)我們的情景記憶，這一點(diǎn)也得到了遺忘病人（忘記剛才玩過(guò)游戲）相同的結(jié)果。這一點(diǎn)證明夢(mèng)境的建構(gòu)并沒(méi)有伴隨著基于海馬調(diào)節(jié)的情景記憶的激活，而是將清醒時(shí)事件中關(guān)鍵元素的圖像分離了出來(lái)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)還進(jìn)一步證明我們睡夢(mèng)狀態(tài)下的記憶鞏固并不僅僅是對(duì)于過(guò)去記憶的不斷重演，而是存在著分離和重新建構(gòu)(Stickgold et al., 2000)。3 對(duì)睡眠依賴記憶鞏固的理論解釋 對(duì)于睡眠與記憶鞏固關(guān)系的解釋，之前主要存在著兩種不同的理論，即再激活鞏固假說(shuō)和突觸穩(wěn)態(tài)理論，另外，最新

12、的研究還提出了一種融合以上兩種假說(shuō)的新理論記憶片段重演重疊(overlapping memory replay)。3.1再激活鞏固假說(shuō) 許多學(xué)者認(rèn)為，記憶信息獲得之后暫時(shí)存儲(chǔ)于海馬，然后逐漸轉(zhuǎn)移至新皮層長(zhǎng)期儲(chǔ)存，覺(jué)醒狀態(tài)下編碼的信息在睡眠過(guò)程中以一種類似“重演”的隱秘方式再激活，這些活動(dòng)有利于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元連接加強(qiáng)或減弱，海馬和新皮層間的信息轉(zhuǎn)移，新的經(jīng)歷更容易轉(zhuǎn)變?yōu)殚L(zhǎng)時(shí)記憶，從而完成了記憶的鞏固。 該理論的擁躉進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)來(lái)作為證據(jù)支持。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)大鼠覺(jué)醒時(shí)被長(zhǎng)時(shí)間限制在某個(gè)海馬位置細(xì)胞的位置野(location field)時(shí)，該細(xì)胞劇烈放電，而其它位置的神經(jīng)元不放電，隨后對(duì)睡眠期

13、間細(xì)胞的放電進(jìn)行再次探測(cè)，發(fā)現(xiàn)覺(jué)醒期間放電活躍的神經(jīng)元放電也增多，而起先不放電的細(xì)胞仍處于靜息電位(Rasch & Born, 2008 )。另外，位置野重復(fù)位置細(xì)胞之間存在放電高相關(guān)，在隨后的睡眠期間也存在著高的放電相關(guān)( Ji & Wilson, 2007)。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明單獨(dú)神經(jīng)元的短暫放電模式以及其與其它神經(jīng)元之間建立的放電同步在睡眠得到了重演，這一點(diǎn)也在鳥類、靈長(zhǎng)類等動(dòng)物，以及感覺(jué)皮層、紋狀體等大腦結(jié)構(gòu)中得到了證實(shí)(Rasch & Born, 2008)。對(duì)于人體的研究采用的是非創(chuàng)傷性功能影像技術(shù)，利用這一技術(shù)，Maquet(2000)等首次發(fā)現(xiàn)與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)類

14、似，人類被試學(xué)習(xí)時(shí)激活的腦區(qū)在隨后的REM睡眠中活動(dòng)也增強(qiáng)了。另外，進(jìn)一步的研究還發(fā)現(xiàn)，非陳述性記憶在REM睡眠中被重新激活而陳述性記憶在SWS睡眠中被重新激活，并且特定腦區(qū)激活程度越強(qiáng)，相關(guān)的記憶檢索越容易，證明了此神經(jīng)活動(dòng)與記憶鞏固有關(guān)。另外，Rasch等(2007)在被試的睡眠過(guò)程中施加了一種記憶信號(hào)氣味誘發(fā)重演，結(jié)果發(fā)現(xiàn)施加特定的氣味刺激，SWS睡眠期間海馬活動(dòng)增強(qiáng)，先前學(xué)習(xí)的空間定位記憶任務(wù)(海馬依賴)的行為后測(cè)效果也更好，也暗示了海馬的再次激活確實(shí)會(huì)幫助我們鞏固記憶。然而，也有一些學(xué)者對(duì)這種“重演”的方式產(chǎn)生了質(zhì)疑，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行“重演”的神經(jīng)元相對(duì)比例較少，僅僅占總記錄神經(jīng)元數(shù)

15、量的12%15%(Rasch & Born, 2008)；還有就是實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)睡眠過(guò)程中與突出強(qiáng)化有關(guān)的分子表達(dá)下降，而與突觸抑制有關(guān)的分子表達(dá)上調(diào)，這個(gè)與再刺激期間突觸連接的強(qiáng)化相矛盾(胡志安 & 李 陳, 2009)；另外，迄今為止還沒(méi)有找到睡眠中突觸強(qiáng)化的直接證據(jù)(張永鶴 & 盛, 2013)。3.2突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō)突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō)認(rèn)為，覺(jué)醒學(xué)習(xí)期間許多神經(jīng)環(huán)路中的突觸連接廣泛增強(qiáng)，同時(shí)誘發(fā)睡眠需要增加，而睡眠中記憶的鞏固是突觸活性整體下調(diào)的副產(chǎn)物，睡眠時(shí)，突觸會(huì)重新正?；蛘呦抡{(diào)，下調(diào)的目的是為了使得每個(gè)神經(jīng)元的總突觸強(qiáng)度或突觸權(quán)重返回到基線水平，從而抵抗覺(jué)醒狀態(tài)下連續(xù)學(xué)習(xí)

16、引發(fā)的能量消耗增加和學(xué)習(xí)能力飽和(胡志安 & 李陳, 2009)。另外，突觸權(quán)重的下降可以引起信噪比增加，和新近學(xué)習(xí)無(wú)關(guān)的局部突觸權(quán)重降低至閾值以下，從而形成了對(duì)于新近記憶的鞏固。前文對(duì)于睡眠剝奪的證據(jù)證明，長(zhǎng)時(shí)間的覺(jué)醒會(huì)損害依賴海馬的學(xué)習(xí)記憶。Mcdermott等(2003)從細(xì)胞層面觀察海馬神經(jīng)元形成的LTP，發(fā)現(xiàn)連續(xù)覺(jué)醒學(xué)習(xí)72h不但減弱了海馬神經(jīng)元的興奮性，還會(huì)使得神經(jīng)元形成的LTP能力降低55%。Whitlock(2006)針對(duì)海馬神經(jīng)元給予刺激，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)任務(wù)的學(xué)習(xí)組給予一次高頻LTP就達(dá)到了飽和，而無(wú)學(xué)習(xí)任務(wù)的對(duì)照組需要第二次，說(shuō)明學(xué)習(xí)相關(guān)的局部興奮性突觸后電位增強(qiáng)阻斷

17、隨后的LTP產(chǎn)生。隨后利用生理指標(biāo)SWA和突觸強(qiáng)化的關(guān)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)合外在的行為結(jié)果，發(fā)現(xiàn)睡眠后突觸權(quán)重會(huì)減弱(SWA降低)，從而使得學(xué)習(xí)能力得到了恢復(fù)。以上實(shí)驗(yàn)的結(jié)果運(yùn)用突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō)可以解釋為，覺(jué)醒期間機(jī)體接受外界刺激從而導(dǎo)致突觸權(quán)重增加，并且消耗掉了大量的能量和空間，海馬神經(jīng)元形成LTP能力下降，學(xué)習(xí)能力趨于飽和。而睡眠期間，機(jī)體與環(huán)境分離，突觸權(quán)重得以下降，學(xué)習(xí)能力得以恢復(fù)，新近的記憶得以鞏固。突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō)雖然具有大量的證據(jù)支持，并且解釋了與再刺激鞏固模型不能解釋的睡眠過(guò)程中突觸抑制有關(guān)分子的上調(diào)，但是它也并不是十全十美的：因?yàn)樗哌^(guò)程不僅包括SWS，還包括REM，此理論現(xiàn)階段只提供了S

18、WS期間的SWA生理指標(biāo)，對(duì)REM無(wú)法提供準(zhǔn)確解釋；另外SWS中腦部結(jié)構(gòu)的EEG并非表現(xiàn)為SWA，對(duì)于此結(jié)構(gòu)突觸穩(wěn)態(tài)理論也無(wú)法提供良好的解釋(胡志安 & 李陳, 2009)。3.3 記憶片段重演重疊雖然上述兩種理論存在著某些實(shí)驗(yàn)證據(jù)上的矛盾與分歧，但是，它們并不存在絕對(duì)不能調(diào)和的本質(zhì)區(qū)別，例如Rosanova和Ulrich(2005)的研究發(fā)現(xiàn)，突觸可塑相關(guān)的蛋白的表達(dá)在整體上是下降的，這一點(diǎn)符合突觸穩(wěn)態(tài)理論，但是也發(fā)現(xiàn)在某些特定的區(qū)域蛋白表達(dá)有所增加，這一結(jié)果提示我們大腦中或許同時(shí)存在著這兩種睡眠依賴的記憶鞏固模式，只是因?yàn)樗鼈冊(cè)诓煌瑓^(qū)域和時(shí)間的效果不同。2011年，Lewis和Du

19、rrant綜合兩種理論以及前人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，第一次提出了“記憶片段重演重疊”(overlapping memory replay)的概念(Lewis & Durrant, 2011)。該理論認(rèn)為，在慢波睡眠期間，多個(gè)記憶片段重演，成分會(huì)出現(xiàn)重疊，這種重疊可能同時(shí)發(fā)生也可能序貫發(fā)生。當(dāng)多個(gè)記憶片段重演同時(shí)發(fā)生時(shí)，類似于再激活鞏固假設(shè)，編碼相同記憶的神經(jīng)元具有共同的突觸聯(lián)系電活動(dòng)增強(qiáng)，彼此之間的連接得到加強(qiáng)，盡管這種學(xué)習(xí)方式最初只是增強(qiáng)了兩個(gè)同時(shí)重演的記憶片段之間的聯(lián)系，但是與兩個(gè)片段相關(guān)的腦區(qū)都會(huì)得到激活；而突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō)中，深度睡眠SWS期間突觸聯(lián)系強(qiáng)度下降，但是重疊重演的記憶腦區(qū)之間的突

20、觸聯(lián)系增強(qiáng)，非重疊重演部分突觸強(qiáng)度下降最終被消除。而如果記憶的重疊重演是序貫發(fā)生，多個(gè)記憶片段相關(guān)神經(jīng)元再次激活，突觸聯(lián)系得到更加精細(xì)的調(diào)節(jié)(再激活鞏固假設(shè))。而如果序貫發(fā)生的重演間隔過(guò)長(zhǎng)，突觸強(qiáng)度會(huì)在SWS期間下調(diào)(突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō))。記憶重演發(fā)生次數(shù)和重演間隔最終決定了哪些記憶片段會(huì)得到鞏固。4 小結(jié)與展望從1994年Karni和Sagi開始用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證睡眠與記憶鞏固之間關(guān)系開始，歷時(shí)不過(guò)20年，睡眠和記憶鞏固的研究已經(jīng)獲得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和EEG、fMRI等技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展，以及生物遺傳等跨學(xué)科的研究，科學(xué)家們從行為水平、生理水平、細(xì)胞水平和分子水平等發(fā)面對(duì)睡眠與記憶鞏固的關(guān)系

21、進(jìn)行證實(shí)和全面的探究。針對(duì)這些發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們首先提出了再激活鞏固模型和突觸穩(wěn)定假說(shuō)來(lái)對(duì)睡眠依賴記憶進(jìn)行解釋，再激活鞏固理論認(rèn)為記憶鞏固發(fā)生在睡眠過(guò)程中的“重演”導(dǎo)致的突觸連接的強(qiáng)化以及海馬與新皮層的溝通加強(qiáng)，而突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō)認(rèn)為記憶鞏固是睡眠過(guò)程中與新近記憶無(wú)關(guān)的局部突觸權(quán)重下降而導(dǎo)致的對(duì)新近記憶的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，前者存在著直接證據(jù)不明的缺陷，后者存在適應(yīng)范圍有限的束縛。而后，Lewis和Durrant提出了綜合兩種理論的“記憶片段重演重疊”的概念，進(jìn)一步完善了睡眠依賴記憶的理論解釋模型。但是，現(xiàn)存的實(shí)驗(yàn)證據(jù)和理論模型仍然存在著許多值得進(jìn)一步探討的問(wèn)題：首先對(duì)于睡眠對(duì)記憶鞏固的模式，科學(xué)家先前認(rèn)為睡

22、眠幫助我們記憶“新近”的記憶或者鞏固某種非陳述性的技能，然而Wagner(2009)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)睡眠的記憶鞏固效果不止如此。Wagner讓被試解決一個(gè)簡(jiǎn)單任務(wù)，其包含一個(gè)耗時(shí)長(zhǎng)但是明顯的解決方案和一個(gè)耗時(shí)短但是隱藏的解決方案。實(shí)驗(yàn)組被試在睡眠前完成這個(gè)任務(wù)，并且睡眠后重新解決問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)被試的比起睡前采用更多隱藏方案。這一點(diǎn)說(shuō)明，睡前任務(wù)建立的解決問(wèn)題的方式在睡眠中得到了重構(gòu)(restructure)。記憶的重構(gòu)為我們帶來(lái)了新的啟示，睡眠依賴的記憶鞏固可能不僅僅是特定區(qū)域的突觸聯(lián)系的增強(qiáng)，也可能存在著激活和擴(kuò)散，但是究竟大腦中什么結(jié)構(gòu)起作用，機(jī)制如何，這一點(diǎn)需要更多的神經(jīng)科學(xué)的證據(jù)支持。另外，在解

23、釋記憶鞏固的機(jī)制方面，雖然有最新的“記憶片段重演重疊”的統(tǒng)一，然而其也只是將再激活鞏固模型和突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō)的主要內(nèi)容整合了起來(lái)，它并沒(méi)有能夠解決一些兩種理論都沒(méi)有能夠解決的問(wèn)題，例如SWS狀態(tài)下突觸連接水平的變化衡量、SWS睡眠發(fā)生后REM睡眠自然發(fā)生對(duì)記憶的意義(Eschenko et al., 2008)等，未來(lái)的研究可以針對(duì)先前的模型進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，或許可以發(fā)現(xiàn)不同階段和不同類型的記憶運(yùn)用的是不同的鞏固機(jī)制。另外，睡眠依賴記憶在臨床治療上的應(yīng)用，如何排除睡眠學(xué)習(xí)記憶中壓力水品、血氧含量、影響水平等因素的影響(Siegel, 2001)，將記憶及其潛在的神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)一步分離并探究哪些部分會(huì)進(jìn)入

24、睡眠依賴的記憶鞏固階段，睡眠階段外顯記憶對(duì)于內(nèi)隱記憶鞏固的影響，以及編碼和記憶鞏固階段前額葉海馬神經(jīng)回路的激活鞏固等問(wèn)題(Marshall & Born, 2007)，這些都值得我們做進(jìn)一步的思索與探究。參 考 文 獻(xiàn)Cirelli, C., Gutierrez, C. M., & Tononi, G. (2004). Extensive and divergent effects of sleep and wakefulness on brain gene expression. Neuron, 41(1), 3543.Eschenko, O., Ramadan,

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