睡眠中的瞳孔大小揭示記憶如何分類(lèi)與保存

2025/1/9 10:25:19    來(lái)源：焦作日報

　　美國一項新研究發(fā)現，瞳孔變化是理解大腦如何形成強大且持久記憶的關(guān)鍵。研究顯示，當瞳孔在非快速眼動(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；而當瞳孔擴張時(shí)，舊記憶則被重放和整合。這一發(fā)現或為人工神經(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)機制仍不完全清楚。研究通常分為兩類(lèi)：一是提升人類(lèi)睡眠中記憶保留能力的研究，二是針對嚙齒動(dòng)物的細胞層面機制研究。然而，由于人類(lèi)和嚙齒動(dòng)物睡眠結構存在差異，這兩類(lèi)研究難以整合。一方面，嚙齒動(dòng)物的睡眠結構相對簡(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(lèi)的非快速眼動(dòng)睡眠更為復雜，細分為四個(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)驗證實(shí)了記憶鞏固的精細機制。他們在一個(gè)月的時(shí)間里訓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勵。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)習新任務(wù)一天后，當老鼠進(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。研究結果顯示，小鼠在非快速眼動(dòng)睡眠的細分階段表現出更多樣化的時(shí)間結構，這種結構與人類(lèi)似。

　　研究人員發(fā)現，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，且已有知識不會(huì )被削弱；而在瞳孔擴張階段，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“災難性遺忘”，即在鞏固新記憶時(shí)抹去舊記憶的現象。

　　該研究表明，大腦通過(guò)細致的時(shí)間尺度將新舊記憶分開(kāi)，這種機制使得生物大腦能夠以有限資源實(shí)現卓越的記憶能力，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《自然》雜志上。

新華社北京1月8日電

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