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撰文 | 梁希同
責(zé)編 | 葉水送
至今對(duì)大學(xué)時(shí)，第一次刷夜的經(jīng)歷印象深刻。清晨回到宿舍，躺在床上，閉上眼，過去24小時(shí)里發(fā)生的事情仍像放電影一般歷歷在目。
昏睡數(shù)個(gè)小時(shí)后，我醒來發(fā)現(xiàn)，前一天的記憶已在睡夢(mèng)中悄然發(fā)生變化，但依然記得昨天發(fā)生了什么，這些記憶變成了像是一行行文字所描述的故事梗概，而不再有幾個(gè)小時(shí)之前那般清晰的畫面感。
記憶會(huì)在大腦中被仔細(xì)地挑選、整理：關(guān)鍵的記憶以更有效的形式保存下來，大部分瑣屑的細(xì)節(jié)則會(huì)被扔進(jìn)碎紙機(jī)中。通過主動(dòng)遺忘這些不必要的記憶，可以為大腦的信息存儲(chǔ)節(jié)約大量空間。
那么，在睡眠的過程中，腦中記憶是如何被選擇和遺忘的呢？大腦是如何決定哪些記憶應(yīng)該被留下呢？我們能否調(diào)節(jié)這一過程，從而是能記住更多的東西？神經(jīng)退行性疾病如阿茲海默癥中的遺忘和睡眠過程中的遺忘是否有關(guān)？近年來，這些問題受到了越來越多的關(guān)注。本周五發(fā)表于《科學(xué)》雜志（Science）的一篇論文為回答這些問題提供一條新的線索[1]。
在快眼動(dòng)和非快眼動(dòng)睡眠中，黑色素聚集激素的狀態(tài)影響大腦對(duì)記憶的存儲(chǔ)
日本名古屋大學(xué)的山中章弘（Akihiro Yamanaka）研究組發(fā)現(xiàn)，小鼠下丘腦中有一群分泌黑色素聚集激素（MCH）的細(xì)胞，在快眼動(dòng)睡眠（REM）階段（睡眠的過程由慢波睡眠和快速動(dòng)眼睡眠兩個(gè)階段交替進(jìn)行，做夢(mèng)通常發(fā)生在后者）被激活。這些細(xì)胞激活后會(huì)抑制記憶中心海馬體的活動(dòng)，從而加速記憶的遺忘。
這項(xiàng)研究引入注意的地方在于，研究者揭示了一種主動(dòng)遺忘的方式。當(dāng)研究者人為地激活這些黑色素聚集激素細(xì)胞時(shí)，小鼠很快就忘記了剛學(xué)到東西。而當(dāng)人為地抑制，甚至永久地殺死這些黑色素聚集激素細(xì)胞后，小鼠就變得記憶超群過目不忘。
這就說明，在大腦中有一種記憶的清道夫，它能主動(dòng)地清理著記憶，以防止大腦被過多不必要的記憶撐爆。
復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院研究員、國(guó)內(nèi)睡眠與失眠的分子機(jī)制研究方面的專家黃志力教授表示， “雖然睡眠與學(xué)習(xí)記憶的鞏固密切相關(guān)，但人們?cè)诳煅蹌?dòng)（REM）睡眠期經(jīng)常做夢(mèng)而醒后很快遺忘的機(jī)制不明。日本名古屋大學(xué) Akihiro Yamanaka等發(fā)現(xiàn)位于下丘腦的黑色素濃縮素（melanin-concentrating hormone, 黑色素聚集激素）神經(jīng)元在非 REM 睡眠期活動(dòng)停止，覺醒期活性較低，而 REM 睡眠期活性最高。黑色素聚集激素神經(jīng)元的激活在促進(jìn) REM 睡眠的同時(shí)，顯著抑制海馬神經(jīng)元活性，導(dǎo)致遺忘。”
山中章弘的這一發(fā)現(xiàn)，與多年來在果蠅中發(fā)現(xiàn)主動(dòng)遺忘的神經(jīng)和分子機(jī)制，特別是清華大學(xué)鐘毅實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)斯克里普斯（Scripps）研究所的 Ron Davis 的一系列發(fā)現(xiàn)十分類似[2]。
在果蠅中有一群多巴胺細(xì)胞促進(jìn)記憶的遺忘，這些多巴胺細(xì)胞在睡眠時(shí)受到了抑制。與之相反的是，在小鼠中發(fā)現(xiàn)的這群遺忘細(xì)胞雖然在慢波睡眠階段也受到了抑制，但時(shí)它們?cè)诳焖賱?dòng)眼睡眠階段受到了激活?？焖賱?dòng)眼睡眠在小鼠和人類中共有，但果蠅卻沒有這一睡眠階段。
為了證明黑色素聚集激素細(xì)胞在快眼動(dòng)睡眠階段的激活起到了遺忘的作用，研究者在小鼠睡著的時(shí)候檢測(cè)它們的睡眠階段，只在快速動(dòng)眼睡眠階段抑制這些本該激活黑色素聚集激素細(xì)胞。等小鼠一覺醒來，他們發(fā)現(xiàn)小鼠的遺忘被抑制了，它們對(duì)睡前所學(xué)的記憶變得更好了。
既然睡覺有可能激活腦子的遺忘細(xì)胞來清理記憶，那不睡覺是不是能增強(qiáng)記憶呢？雖然這個(gè)研究宣稱的結(jié)果有些誘人，但其本身也有許多不解之處。
首先，研究發(fā)現(xiàn)清醒和快眼動(dòng)睡眠階段黑色素聚集激素細(xì)胞都被激活，而只有慢波睡眠階段黑色素聚集激素細(xì)胞不被激活，雖然研究者認(rèn)為清醒時(shí)和睡眠時(shí)被激活的是不同的黑色素聚集激素細(xì)胞，但在他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中并沒有區(qū)分這兩類細(xì)胞，因而無從得知當(dāng)他們抑制一類細(xì)胞時(shí)，另一類細(xì)胞會(huì)不會(huì)像蹺蹺板一樣被激活了，從而起到了完全相反的作用。
其次，之前的許多研究都發(fā)現(xiàn)，黑色素聚集激素細(xì)胞有很強(qiáng)的促進(jìn)睡眠，特別是快眼動(dòng)睡眠的作用 [3]。于是，這篇文章的邏輯就難免落入了 “雞生蛋，蛋生雞” 的迷局。究竟睡眠導(dǎo)致黑色素聚集激素細(xì)胞清理記憶，還是黑色素聚集激素細(xì)胞促進(jìn)了睡眠，而睡眠以另外的方式影響了記憶，該研究并沒有給出清晰的答案。
更重要的是，睡眠對(duì)記憶有著關(guān)鍵的作用。
在前文所介紹的快眼動(dòng)睡眠階段，2016年加拿大的麥吉爾大學(xué)的 Antoine Adamantidis 研究組使用光遺傳學(xué)手段，干擾小鼠快眼動(dòng)睡眠的腦電波，得以嚴(yán)重?fù)p傷小鼠的記憶 [4]。而睡眠的另一個(gè)階段，慢波睡眠則被認(rèn)為是記憶被轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期存儲(chǔ)的關(guān)鍵階段。因研究大腦海馬體空間記憶而獲得2014年諾貝爾獎(jiǎng)的 John O'Keefe 早在上個(gè)世紀(jì)七十年代就發(fā)現(xiàn)，清醒時(shí)學(xué)到的空間記憶會(huì)在睡眠時(shí)被回放，這一過程對(duì)空間記憶被轉(zhuǎn)變長(zhǎng)期記憶至關(guān)重要。
2018年，東京大學(xué)學(xué)者通過針對(duì)性地干擾慢波睡眠階段的這種記憶回放，發(fā)現(xiàn)記憶回放可能通過調(diào)節(jié)神經(jīng)連接的穩(wěn)態(tài)平衡，起到了重新篩選的作用。在此過程中，更新鮮更重要的記憶會(huì)被增強(qiáng)，而陳舊碎屑的記憶則被淡化 [5]。
記憶的形成和固化本身就包括了這樣的正反兩面：重要信息的關(guān)聯(lián)被增強(qiáng)，無關(guān)信息的關(guān)聯(lián)被減弱。而睡眠對(duì)記憶的作用也是如此。就像是計(jì)算機(jī)的運(yùn)算時(shí)需要及時(shí)將內(nèi)存中的重要信息寫入硬盤，然后及時(shí)清空內(nèi)存，以迎接新的一輪計(jì)算。
對(duì)這一機(jī)制的掌握，也對(duì)相關(guān)疾病的治療帶來啟示，如 “這一關(guān)于快眼動(dòng)睡眠期記憶遺忘神經(jīng)元的發(fā)現(xiàn)提示：如果選擇性激活黑色素濃縮素神經(jīng)元，有望加快創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙（PTSD）病人恐懼記憶的遺忘?！?黃志力教授表示。
參考文獻(xiàn)：
[1] Izawa, S., et al. (2019). REMsleep–active MCH neurons are involved in forgetting hippocampus-dependent memories. Science.
[2] Davis, R. L., & Zhong, Y. (2017).The biology of forgetting—a perspective. Neuron, 95(3), 490-503.
[3] Konadhode, R. R., Pelluru, D.,Blanco-Centurion, C., Zayachkivsky, A., Liu, M., Uhde, T., ... & Shiromani,P. J. (2013). Optogenetic stimulation of MCH neurons increases sleep. Journalof Neuroscience, 33(25), 10257-10263.
[4] Boyce, R., Glasgow, S. D., Williams,S., & Adamantidis, A. (2016). Causal evidence for the role of REM sleeptheta rhythm in contextual memory consolidation. Science, 352(6287), 812-816.
[5] Norimoto, H., Makino, K., Gao, M.,Shikano, Y., Okamoto, K., Ishikawa, T., ... & Ikegaya, Y. (2018).Hippocampal ripples down-regulate synapses. Science, 359(6383), 1524-1527.
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