天津師范大學心理學部徐戰勝博士聯合中國科學院心理研究所王亮教授團隊在Nature Communications雜志上在線發表了題為“Electrophysiological signatures underlying variability in human memory consolidation”的工作。該工作結合人類顱內腦電技術（intracranial EEG）與目標記憶重激活范式（targeted memory reactivation, TMR），探討了記憶重激活期間海馬體與皮層的神經活動特征與信息交互模式。研究揭示了慢波睡眠期間目標記憶通過多次重激活機制增強記憶鞏固的神經機制，并闡明了記憶再激活過程中海馬尖波漣漪、皮層紡錘波以及海馬-皮層神經交互作用的動態時空特征。
記憶在大腦中是一個不斷演化的動態過程，其中一些記憶隨著時間的推移而歷久彌新，而另一些則逐漸淡化甚至消失。研究者們長期以來一直致力于探索這一現象背后的神經機制。目前普遍認為，慢波睡眠在記憶鞏固和演化中起著至關重要的作用。新形成的記憶最初儲存在海馬體中，而在睡眠狀態下，這些記憶逐漸轉移到新皮層，形成穩定的長期記憶。睡眠期間的記憶重激活現象反映了這一記憶轉移的過程。因此，理解海馬體與新皮層在記憶重激活過程中的動態交互，對于揭示記憶鞏固的神經機制至關重要。然而，目前尚未有研究對此進行深入探討。
研究團隊采用TMR實驗范式，在學習物體-位置關聯任務后的慢波睡眠階段，通過播放特定聲音線索來重新激活記憶內容。同時，研究人員通過癲癇患者的顱內腦電圖記錄，監測了海馬和皮層的電生理活動，通過計算學習-睡眠之間全腦活動模式之間的相似性來衡量記憶的重激活強度。結果發現，在慢波睡眠中播放聲音刺激之后，記憶信息會出現兩次分離的記憶重激活現象。這種現象就像是記憶信息在大腦中以慢波振蕩的節奏產生的“回聲”，其原因可能是因為皮層和海馬之間需要通過多次的信息處理來實現記憶的鞏固。研究人員進一步探究了海馬-皮層同步性在兩次再激活過程中的動態變化。結果顯示海馬-皮層連通性存在反轉效應，反映了海馬與皮層在記憶重激活早期的耦合和隨后的解耦合對記憶鞏固的促進作用。
基于上述結果，研究者提出了一種動態模型來描述深度睡眠期間記憶鞏固的過程。深度睡眠期間播放的TMR線索會誘發多次的皮層重激活，而且在重激活發生期間通過皮層和海馬之間交替的耦合與去耦合來促進選擇性的記憶鞏固。具體表現為，第一次重激期間，海馬通過功能連接和耦合的高頻神經振蕩（尖波漣漪等高頻信號活動）與皮層進行通信。之后在第二次重激活期間，皮層和海馬發生去耦合，此時皮層可能在獨立加工記憶信息，表現為皮層紡錘波活動的增強。
圖1 睡眠中選擇性記憶鞏固的神經動力學模型
文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-57766-x
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