睡眠中的瞳孔大小揭示記憶如何分類與保存

美國(guó)一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，瞳孔變化是理解大腦如何形成強(qiáng)大且持久記憶的關(guān)鍵。研究顯示，當(dāng)瞳孔在非快速眼動(dòng)睡眠階段的某個(gè)亞階段收縮時(shí)，大腦會(huì)重新激活并鞏固新記憶；而當(dāng)瞳孔擴(kuò)張時(shí)，舊記憶則被重放和整合。這一發(fā)現(xiàn)或?yàn)槿斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供新思路。

盡管睡眠與記憶的關(guān)系早已被證實(shí)，其背后的神經(jīng)機(jī)制仍不完全清楚。研究通常分為兩類：一是提升人類睡眠中記憶保留能力的研究，二是針對(duì)嚙齒動(dòng)物的細(xì)胞層面機(jī)制研究。然而，由于人類和嚙齒動(dòng)物睡眠結(jié)構(gòu)存在差異，這兩類研究難以整合。一方面，嚙齒動(dòng)物的睡眠結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，由快速眼動(dòng)睡眠（夢(mèng)境發(fā)生階段）和非快速眼動(dòng)睡眠組成，后者是基本不做夢(mèng)的深度睡眠；而人類的非快速眼動(dòng)睡眠更為復(fù)雜，細(xì)分為四個(gè)階段，科學(xué)家懷疑其中最深階段是大腦篩選和組織記憶的關(guān)鍵時(shí)期。

康奈爾大學(xué)研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了記憶鞏固的精細(xì)機(jī)制。他們?cè)谝粋€(gè)月的時(shí)間里訓(xùn)練一組小鼠完成各種任務(wù)，例如在迷宮中收集水或餅干獎(jiǎng)勵(lì)。隨后，這些小鼠被裝上大腦電極和微型眼球追蹤攝像頭，以追蹤它們瞳孔的動(dòng)態(tài)變化。在學(xué)習(xí)新任務(wù)一天后，當(dāng)老鼠進(jìn)入睡眠狀態(tài)，電極記錄了它們的神經(jīng)活動(dòng)，攝像頭則記錄了瞳孔的變化。研究結(jié)果顯示，小鼠在非快速眼動(dòng)睡眠的細(xì)分階段表現(xiàn)出更多樣化的時(shí)間結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與人類似。

研究人員發(fā)現(xiàn)，小鼠在非快速眼動(dòng)睡眠的某個(gè)亞階段，瞳孔縮小時(shí)，新記憶被重新激活和鞏固，且已有知識(shí)不會(huì)被削弱；而在瞳孔擴(kuò)張階段，舊記憶則被重放，以進(jìn)一步整合到記憶網(wǎng)絡(luò)中。這種精確的時(shí)間分離功能，可以避免“災(zāi)難性遺忘”，即在鞏固新記憶時(shí)抹去舊記憶的現(xiàn)象。

該研究表明，大腦通過(guò)細(xì)致的時(shí)間尺度將新舊記憶分開(kāi)，這種機(jī)制使得生物大腦能夠以有限資源實(shí)現(xiàn)卓越的記憶能力，為人工智能領(lǐng)域的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供了重要啟發(fā)。

相關(guān)論文已發(fā)表在英國(guó)《自然》雜志上。

免責(zé)聲明：本文是學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)載，版權(quán)歸原作者所有。所以注明轉(zhuǎn)載來(lái)源。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)第一時(shí)間告知，我們將立即刪除內(nèi)容！本文內(nèi)容為原作者觀點(diǎn)，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。