本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
小憩片刻可以提神醒腦。
是的,但這到底意味著什麼呢?
這裡不是在談論醒來後立即從床上跳起來準備跑五英里,而是在談論大腦深處單個腦細胞層面正在發生的事情。
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R. Douglas Fields是一位研究非主流大腦區域和神經活動的先驅,他的一項新研究提出了一種有希望的建議。Fields在馬里蘭州貝塞斯達美國國家兒童健康與人類發育研究所的團隊,基於一項早期觀察,即在睡眠期間(甚至只是放鬆時),神經訊號在海馬體關鍵區域的細胞中以“錯誤的方式”傳播,海馬體是參與形成某些型別新記憶的大腦結構。Fields的新研究在實驗室培養皿中證明,這種反向運輸起到“編輯”的作用,即物理性地修剪腦細胞中不必要的部分,以確保您不會忘記前一天學到的東西。
具體而言,海馬體CA1區域的電訊號反轉方向,就像傍晚高峰時段汽車的反向流動一樣。尖峰電脈衝向上移動,而不是向下移動神經細胞的長延伸部分,即軸突。尖峰序列穿過細胞體(細胞核所在的位置),然後到達數千個微小分支卷鬚(稱為樹突)的末端。
到達後,這些訊號就像調光開關一樣,當神經元透過稱為突觸的小間隙接收來自其他神經元的化學訊號時,會導致神經元較弱地放電——用神經科學術語來說,突觸強度減弱。“這讓您可以在第二天學習,因為您的突觸尚未飽和,”Fields說。在這種突觸調整期間,一些突觸會消失,這是將過去一天的所見所聞整合到記憶中的過程的一部分,這個過程包括消除不相關的細節並“重新整理”突觸,以便更好地吸收即將到來的一天的感官衝擊。
在實驗中,發表在《美國國家科學院院刊》上的論文的第一作者奧萊娜·布卡洛與Fields實驗室團隊的其他成員合作,向一片海馬體組織提供了反向刺激。當研究人員隨後調轉方向,從樹突向軸突發送電訊號時,經過調整的神經元產生了更強的訊號。重新刺激(類似於為考試分散學習)對於加強連線至關重要。如果沒有提醒性的刺激,放電不會改善。
威斯康星大學的朱利奧·託諾尼說:“已經發現的是一種在全域性細胞水平上顯著的新的可塑性機制。” “雖然它已在體外得到表徵,但它很可能代表了一種在體內重置突觸強度的基本方法。” 託諾尼研究睡眠期間突觸的減弱和“重置”,一篇關於他工作的文章將在未來幾個月內發表在《大眾科學》上。
軸突的反向傳輸,稱為逆向放電,是海馬體中一系列更廣泛事件的一部分,其中前一天的經歷像體育評論員的錄影帶一樣重播。最終,瞭解這些夜間活動——以及減弱突觸的好處——可能有助於解決創傷後應激障礙、強迫症和其他無法抽離的心理障礙,這些障礙會無休止地重播無法重新整理和清除記憶的磁帶迴圈。
來源:美國國立衛生研究院