虽然人们知道睡眠在加强记忆方面起着至关重要的作用，但科学家们仍在努力解码这一过程如何在夜间的大脑中进行。由加州大学洛杉矶分校（UCLA）健康中心和特拉维夫大学的科学家领导的新研究提供了第一个来自人脑内部的生理证据，支持关于大脑如何在睡眠中巩固记忆的主流科学理论。此外，研究人员发现，在睡眠周期的关键时刻进行有针对性的深脑刺激似乎可以改善记忆的巩固。

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这项研究于6月1日发表在《自然-神经科学》杂志上，研究报告的共同作者伊扎克-弗里德（Itzhak Fried）博士说，这项研究可以为睡眠期间的深层大脑刺激有朝一日能够帮助像阿尔茨海默氏症这样的记忆障碍患者提供新的线索。这是通过一个新颖的"闭环"系统实现的，该系统在一个大脑区域提供电脉冲，与另一个区域记录的大脑活动精确同步。

根据关于大脑如何在闭目养神期间将新信息转化为长期记忆的主流理论，海马体--大脑的记忆中心--和大脑皮层之间存在着一夜的对话，而大脑皮层与推理和计划等高级大脑功能有关。这发生在深度睡眠阶段，此时脑电波发生得特别缓慢，整个大脑区域的神经元在快速同步发射和沉默之间交替进行。

"这提供了第一个重要的证据，细化到单个神经元的水平，证明记忆中枢和整个大脑皮层之间确实存在这种互动机制，"加州大学洛杉矶分校健康中心的癫痫手术主任、加州大学洛杉矶分校大卫-格芬医学院的神经外科、精神病学和生物行为科学教授弗莱德说。"在了解人类的记忆如何运作方面，它既有科学价值，又能利用这种知识真正提高记忆力。"

研究人员迎来了一个独特的机会，通过加州大学洛杉矶分校健康中心的18名癫痫患者大脑中的电极测试这一记忆巩固理论。这些电极被植入患者的大脑中，以帮助确定他们在住院期间的发作源，通常持续10天左右。

这项研究是在两个晚上和上午进行的。就在睡前，研究参与者看到了动物和25位名人的照片配对，包括像玛丽莲-梦露和杰克-尼科尔森这样容易识别的明星。他们立即接受测试，看他们能否回忆起哪位名人与哪种动物配对，并在一夜不受干扰的睡眠后，在早晨再次接受测试。

在另一个晚上，他们在睡前看到了25个新的动物和名人的配对。这一次，他们在一夜之间接受了有针对性的电刺激，并在早上测试他们回忆配对的能力。为了提供这种电刺激，研究人员创建了一个实时闭环系统，弗里德将其比作一个音乐指挥家： 该系统"聆听"大脑的电信号，当病人进入与记忆巩固相关的深度睡眠期时，它就会发出柔和的电脉冲，指示快速发射的神经元同步"演奏"。

与未受干扰的睡眠相比，每个接受测试的人在接受电刺激的夜晚后的记忆测试中表现更好。关键的电生理标记也表明，信息在海马体和整个皮层之间流动，提供了支持记忆巩固的物理证据。

弗里德说：我们加强了这条高速公路，信息通过它流向大脑中更永久的存储位置。"

弗里德在2012年撰写了一份《新英格兰医学杂志》的研究报告，首次表明电刺激可以加强记忆，他的工作继续探索深层脑刺激如何能够改善记忆，现在已经进入了睡眠的关键阶段。他最近获得了美国国立卫生研究院700万美元的资助，研究人工智能是否可以帮助确定和加强大脑中的特定记忆。

"在我们的新研究中，我们表明我们可以从总体上增强记忆，"弗里德说。"我们的下一个挑战是我们是否有能力调控特定的记忆。"