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中國有一句諺語叫做“一夜不宿，十夜不足”，不知道大家是怎樣的，反正小編對此是深有感觸。尤其是隨著年齡漸長，熬個大夜等于是要半條命，必須得好好睡個一整天才能滿血復(fù)活！在養(yǎng)生界，如果有能撼動熱水江湖地位的存在的話，那必定是睡眠。
在我們的一生中，睡眠就占用了三分之一的時間，它就好比基因組中的非編碼RNA，雖然不能直接創(chuàng)造價值，但卻舉足輕重。好的睡眠對整個身體來說都是有益的，而一旦睡眠不足，最先受影響的卻是大腦，因此早有科學(xué)家提出“sleep is of the brain, by the brain, and for the brain”。關(guān)于睡眠的研究數(shù)不勝數(shù)，今天咱們從認(rèn)知神經(jīng)學(xué)的角度來探究一下睡眠的小秘密~~
我們都知道，生物信息學(xué)是一門結(jié)合了生物學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機等多學(xué)科的交叉學(xué)科，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)也是橫跨了眾多領(lǐng)域，比如生理心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)等。該學(xué)科由神經(jīng)科學(xué)提供生物基礎(chǔ)和實驗方法，由認(rèn)知心理學(xué)提供對各種心理活動信息操作過程的概念和解釋，二者聯(lián)姻的產(chǎn)物就是認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的優(yōu)勢在于對不同方法綜合運用以全面回答心腦與行為之間的關(guān)系問題。
對于人類來說，睡眠與免疫系統(tǒng)、激素系統(tǒng)、體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)和基本的代謝過程息息相關(guān)，這篇文章重點關(guān)注了睡眠對記憶力的影響。一百多年前，Ebbinghaus的實驗表明睡眠可以減少信息遺忘率，因此認(rèn)為睡眠有助于提升記憶力。四十年后，Jenkins和Dallenbach再次證實睡眠后的記憶保留優(yōu)于清醒同等時間后的記憶保留，這是因為睡眠可以被動地保護新形成的記憶不受干擾信息的影響。現(xiàn)在，我們普遍認(rèn)可的是睡眠依賴于海馬體對日常記憶進行鞏固，但睡眠和記憶之間的聯(lián)系遠(yuǎn)不止如此！
不同人生階段的睡眠有什么差別？
隨著年齡的增長，我們的睡眠模式也會發(fā)生改變，比如睡眠時間提前、夜間睡眠時間縮短、夜間醒來次數(shù)增加、慢波睡眠時間減少等；這些變化主要發(fā)生在青年到中年的成長過程中，因為健康老年人的睡眠基本保持不變（小編概括為晚九朝五）。不知道大家有沒有注意過身邊的小嬰兒，他們一天中的大部分時間都在呼呼大睡，然而隨著年齡的增長，睡眠時長逐漸變短，最終過渡到晚上的一次睡眠。Spencer和Riggins將伴隨這一“午睡過渡”現(xiàn)象的心理、生理和神經(jīng)生物學(xué)變化聯(lián)系了起來，他們認(rèn)為隨著依賴于海馬體的情景記憶網(wǎng)絡(luò)的成熟，記憶存儲會變得更有效，反過來，這一變化又減少了大腦的睡眠壓力，形成睡眠穩(wěn)態(tài)，最終使幼兒放棄午睡，轉(zhuǎn)而鞏固夜間睡眠。
Denis等人以年齡在18-59之間的群體為對象，證實了睡眠對記憶的影響，實驗表明睡眠可以選擇性地鞏固消極情緒，對于無關(guān)痛癢的記憶則會從“內(nèi)存”中清除。這么說來，在糟糕的情緒下入睡，醒來后我們的負(fù)面情緒反而會加深嘍？？？對此，北京師范大學(xué)的秦紹正教授團隊也有研究，他們發(fā)現(xiàn)，睡眠后一種叫做皮質(zhì)醇的壓力激素會影響大腦對情緒記憶的調(diào)控能力，激素”覺醒”反應(yīng)良好的個體，能夠更好地抑制新獲取的負(fù)面情緒記憶，但是，對于隔夜睡眠固化后的負(fù)面情緒記憶卻沒有調(diào)節(jié)作用。從大腦的這一記仇機制來說，隔夜架果然吵不得呀！友情提示：惹對象生氣的朋友請務(wù)必在他/她睡覺之前哄好，否則第二天難度會升級哦~
籠統(tǒng)來說，夜間睡眠可以分為“快速眼動”(REM)和“非快速眼動”(NREM)兩個階段， Guthrie等人發(fā)現(xiàn)與記憶密切相關(guān)的兩個區(qū)域——海馬體和大腦皮質(zhì)，可以處于不同的睡眠階段，而且它們大部分時間都是不同頻的。同海馬體相比，大腦皮層處于清醒和REM狀態(tài)的時間更久。
睡眠是怎樣影響記憶的？
睡眠有助于記憶的儲存和鞏固，記憶存儲的發(fā)育變化反過來也會對睡眠產(chǎn)生影響，這是無可非議的，然而這一過程背后的具體機制，至今仍無定論。對此，有兩個比較可靠的假說，第一個是“主動系統(tǒng)鞏固”假說，該假說認(rèn)為在睡眠期間，海馬體中記憶表征的重激活決定了皮層網(wǎng)絡(luò)的變化。關(guān)于海馬體在一個完全鞏固的情景記憶形成過程中參與的時間長度，也存在著爭論，根據(jù)主動系統(tǒng)鞏固假說的觀點，在睡眠的干預(yù)下，隨著時間的推移，情景記憶會逐漸失去對海馬體的依賴。針對這一觀點，Vanasse等人經(jīng)過一年的實驗，提出認(rèn)知記憶與早、晚期內(nèi)側(cè)顳葉活動的增加有關(guān)，而編碼后的幾周內(nèi)，海馬體內(nèi)以及周圍留存的的記憶變得更強，表明海馬體仍然與那些留存的記憶有關(guān)。
另一個假說“突觸動態(tài)平衡”，則認(rèn)為睡眠鞏固記憶的原因是突觸強度的普遍降低，提高了記憶提取的信噪比。Vanasse等人對該假說也進行了相關(guān)的實驗，他們觀察到對學(xué)習(xí)資料的最大遺忘率與留存記憶引發(fā)的大腦激活強度呈正相關(guān)，這在某種程度上支持了這一假說。
Aleman-Zapata等人以大鼠為模型，探索了睡眠鞏固記憶的過程中海馬波紋與皮層高頻振蕩之間的聯(lián)系。他們觀察到了涉及兩種不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高頻皮層振蕩，一個是震蕩較快的前額葉-頂葉網(wǎng)絡(luò)，另一個是震蕩較慢的海馬-頂葉網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)干擾海馬波紋時，會減少學(xué)習(xí)能力以及頂葉高頻振蕩，這表明當(dāng)學(xué)習(xí)被中斷時，皮層中的信息需求就減少了。Singh等人進一步探討了在幾乎沒有環(huán)境輸入的情況下，海馬體-新皮層如何相互作用并完成有用的信息學(xué)習(xí)。他們的研究模型表明，當(dāng)獲得新信息時，海馬體可以通過回放新學(xué)習(xí)到的神經(jīng)表征來促進睡眠過程中的記憶鞏固和整合，為大腦皮層提供了處理學(xué)習(xí)材料的機會。他們還發(fā)現(xiàn)，NREM睡眠促進了新學(xué)習(xí)表征的穩(wěn)定，REM減少了具有重疊特征的新舊皮層表征之間的潛在干擾。
清醒夢：sleep or not sleep？
顧名思義，清醒夢就是雖然我們處于睡眠狀態(tài)，但意識卻是清醒的，即我們清楚的知道自己正在做夢，這種特殊的精神狀態(tài)通常涉及生動的、強烈的夢境以及特殊的知覺和感覺，如飛行、懸浮或身體。研究表明，這種有趣的現(xiàn)象是可以通過一些技巧進行引導(dǎo)的，比如冥想、催眠、藥物等。Simor等人從認(rèn)知神經(jīng)學(xué)和現(xiàn)象學(xué)的角度分析了清醒夢的發(fā)生和維持，他們認(rèn)為清醒夢與睡眠過程中出現(xiàn)的預(yù)測錯誤信號有關(guān)，當(dāng)預(yù)測誤差較高時，身體處于肌肉弛緩狀態(tài)，就可以產(chǎn)生清醒夢。個體自身的意識和睡眠狀態(tài)調(diào)節(jié)等因素可以調(diào)整對該信號的敏感性，這種預(yù)測錯誤信號會被傳遞到更高的處理層次以被減弱，然后多個感覺處理層級的加入會將夢境和身體相關(guān)的輸入進行整合，通過自上而下(比如從大腦皮層到感覺神經(jīng))的控制，促進和穩(wěn)固這種多感覺的整合。這樣，就使得清醒夢的狀態(tài)得以維持。當(dāng)我們在睡眠狀態(tài)下做夢時，由于信息的不匹配而產(chǎn)生的預(yù)測錯誤信號則可能會導(dǎo)致感官輸入成為夢的一部分，或者清醒過來。
此外，睡眠與免疫力之間的相互作用也是眾所周知的，尤其是感染性疾病會讓我們感到疲勞，增加對睡眠的欲望，此時優(yōu)質(zhì)的夜間睡眠就是一味良藥。因此，不管工作多忙，冬天已至，疫情未退，保證睡眠，尤為重要！Wish you guys a good sleep！
參考文獻：
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Simor P, Bogdány T, Peigneux P. Predictive coding, multisensory integration, and attentional control: A multicomponent framework for lucid dreaming. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Nov;119(44):e2123418119. doi: 10.1073/pnas.2123418119. Epub 2022 Oct 24. PMID: 36279459; PMCID: PMC9636904.
