發(fā)布時(shí)間：2020-11-19
大腦的一個(gè)核心功能是創(chuàng )造和保留外部世界的內在表征并指導行為，記憶（Memory）一詞指的就是這種 "保留"。傳統來(lái)說(shuō)，人們認為記憶包括三個(gè)主要過(guò)程：編碼（Encoding）、存儲（Storage）和索回（Retrieval）。編碼是指大腦將感覺(jué)運動(dòng)信息轉化為廣泛的神經(jīng)表征的能力，涉及大腦中不同的感覺(jué)皮層、聯(lián)合皮層和調控相關(guān)的腦區及結構。一旦信息編碼完成，通過(guò)突觸連接的變化而體現出的廣泛分布的神經(jīng)模式的狀態(tài)就可以被儲存起來(lái)，并在之后可能被重新檢索出來(lái)。記憶可以是短暫而有限的，也可以是看似有無(wú)限容量的，分別被稱(chēng)為短期記憶和長(cháng)期記憶。
長(cháng)期記憶包括范圍較廣，從像習慣化（Habituation）、敏化（Sensitization）的初級記憶（Elementary memory）和非聯(lián)想型記憶（Non-associative memory），到較復雜的記憶如情景記憶（Episodic memory）和語(yǔ)義記憶（Semantic memory）都在其內。 情景記憶存儲的是發(fā)生什么事（What）、在什么地方（Where）、在什么時(shí)間（When）類(lèi)型的信息，而語(yǔ)義記憶則是指對事實(shí)、事件、思想和概念的了解，涵蓋范圍也很廣，包括歷史和科學(xué)事實(shí)的信息、詞語(yǔ)的含義，甚至是復雜的句子，如數學(xué)公式等。情景記憶和語(yǔ)義記憶通常也被歸為陳述性記憶（Declarative Memory），與程序性記憶（Procedural Memory）相對應，后者是我們發(fā)展長(cháng)期技能的基礎，如說(shuō)話(huà)、走路、騎自行車(chē)或演奏樂(lè )器等。 陳述性記憶涉及的神經(jīng)元群體包括端腦和邊緣系統，如海馬、杏仁核和隔核，而程序性記憶則由初級感覺(jué)皮層和運動(dòng)區的神經(jīng)元群體、聯(lián)合皮層以及紋狀體和小腦等結構組成。
除了神經(jīng)基礎的差異外，陳述性記憶與程序性記憶的鞏固也發(fā)生在不同的睡眠狀態(tài)下，如快速眼動(dòng)（REM）和非快速眼動(dòng)（NREM）睡眠時(shí)期。長(cháng)期以來(lái)，人們通過(guò)使用肌電圖、心電圖和電生理記錄等多種記錄手段來(lái)研究這些睡眠狀態(tài)的顯著(zhù)性特征?？焖傺蹌?dòng)期在我們入睡后約90分鐘開(kāi)始，持續時(shí)間約10分鐘，而其在最后睡眠階段的持續時(shí)間逐漸達到整整一個(gè)小時(shí)?？焖傺蹌?dòng)期的特點(diǎn)是眼球運動(dòng)、心率和呼吸頻率增加以及做夢(mèng)。而非快速眼動(dòng)的發(fā)作則與更深的睡眠階段有關(guān)，其中在最深的睡眠階段，由于該時(shí)期大腦皮層緩慢的上下振蕩（Up-down oscillation）因而被稱(chēng)為慢波睡眠（Slow-wave sleep），它與陳述性記憶的鞏固有關(guān)?？焖傺蹌?dòng)和非快速眼動(dòng)期具有完全不同的神經(jīng)化學(xué)水平，并以不同的內在神經(jīng)事件作為標志，如分別出現在腦橋的腦橋-膝狀體-枕葉波(Pontine-Geniculate-Occipital waves , PGO波)，以及出現在海馬區域的尖波漣漪(Sharp-Wave Ripples , SWR)和θ波震蕩（Theta-bouts， 2-15Hz的短暫振蕩)。海馬長(cháng)期以來(lái)一直被認為在睡眠過(guò)程中發(fā)生著(zhù)可塑性變化，在編碼和鞏固長(cháng)期記憶中起著(zhù)重要作用，其中尖波漣漪被認為是海馬和大腦皮層之間密集互動(dòng)形成系統固化（System-consolidation）的表現。然而，僅靠系統固化是無(wú)法創(chuàng )造持久性記憶的，因為海馬與皮層間相互作用引起的皮層變化需要皮層下神經(jīng)調節結構的精確穩態(tài)控制，以促進(jìn)長(cháng)時(shí)程增強作用（Long term potentiation）。一個(gè)很好的例子是腦橋的膽堿能活動(dòng)可能通過(guò)PGO波介導。但是，尖波漣漪事件是否會(huì )與某種腦橋活動(dòng)同時(shí)發(fā)生呢？
在最近一期的《自然》雜志上發(fā)表的研究中，Logothetis實(shí)驗室利用獼猴的多種神經(jīng)活動(dòng)記錄手段，首次證明了腦干確實(shí)是通過(guò)PGO波短暫地調節了海馬腦網(wǎng)絡(luò )事件。兩種在生理上不同類(lèi)型的PGO波似乎依次發(fā)生，分別選擇性地影響高頻漣漪和低頻θ波震蕩事件。兩種類(lèi)型的PGO波與海馬區域相反的動(dòng)作電位場(chǎng)耦合相關(guān)，促使神經(jīng)元群體在漣漪和θ波震蕩時(shí)期出現高度神經(jīng)發(fā)放同步行為。該實(shí)驗結果隨后也得到了神經(jīng)事件觸發(fā)的功能磁共振成像（Neural-event triggered functional MRI）中實(shí)驗證據的支持，證明了多種學(xué)科的技術(shù)方法在系統神經(jīng)科學(xué)研究中的價(jià)值。
PGO波和漣漪之間這種令人驚訝的耦合支持了這樣一個(gè)概念，即膽堿能腦橋瞬態(tài)對海馬睡眠動(dòng)態(tài)的全局協(xié)調機制可能會(huì )促進(jìn)系統和突觸記憶鞏固以及突觸穩態(tài)的形成。
Logothetis教授已受聘為中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng )新中心-國際靈長(cháng)類(lèi)中心的聯(lián)合主任。
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