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Nature子刊:真实版盗梦空间,在睡眠中改写记忆

标签:睡眠 人造记忆
摘要 : 在科幻片《盗梦空间》中,男主角潜入他人梦境企图窃取商业机密并植入虚假记忆。Nature Neuroscience杂志日前发表的一项研究显示,在睡眠中植入虚假记忆并不是天方夜谭。

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在科幻片《盗梦空间》中,男主角潜入他人梦境企图窃取商业机密并植入虚假记忆。Nature Neuroscience杂志日前发表的一项研究显示,在睡眠中植入虚假记忆并不是天方夜谭。

法国国家科学研究中心(CNRS)的科学家们发现,小鼠能够回忆起睡着时建立的人造记忆。这项研究为人们展示了特定神经元(位置细胞)与空间定位的直接关联。位置细胞是大脑“内部GPS”的重要部分,其发现者John O’Keefe获得了2014年的诺贝尔生理/医学奖。

“这项研究表明,在睡眠状态的潜意识中可以改写空间记忆,” 纽约大学的神经学家György Buzsáki评论道。“这就像是一个奇迹。”

在操纵记忆之前,CNRS的Karim Benchenane等人首先对小鼠海马体进行研究。他们鉴定了小鼠处于特定位置时激发的位置细胞,并记录了小鼠在这个位置花费的平均时间。

随后,研究人员建立了一套特殊的系统。当上述位置细胞自发激活时(清醒状态或睡眠状态),脑-机接口就会自动对前脑内侧束(medial forebrain bundle)进行刺激。前脑内侧束与奖赏感知有关,刺激这一区域会导致多巴胺神经递质的释放,模拟小鼠获得食物或其他奖励时的情况。这项研究中的小鼠分为两组,一组小鼠在清醒时接受这种刺激,另一些小鼠则在睡眠时接受刺激。

研究显示,将特定位置细胞与奖赏刺激关联起来,会使小鼠在相应位置多花五倍的时间。在睡眠期间建立这种关联,小鼠醒来后更倾向于直接跑到相应位置去。“动物有目的地跑到那个位置,就好像它们想起那里会有奖励一样,”Benchenane解释道。

之前人们认为,在睡眠阶段的位置细胞活性,是动物在重温清醒时到过的地点。“科学家们推测,清醒时的经历会在睡眠阶段重新激活,而这项研究对此提供了明确的支持,”伦敦大学学院的行为神经学家Kate Jeffery指出。

当动物清醒的时候,位置细胞激活与动物所处的位置有关。不过,人们此前还很难直接把位置细胞激活归功于动物大脑对具体地点的呈现。睡眠状态的大脑只是在进行回放和重温,Benchenane等人通过研究这一时期的位置细胞活性,将位置细胞激活与空间导航直接关联起来。这项研究也证明,睡眠状态下位置细胞激活传达的空间信息与清醒状态相同。与此一致的是,最近有研究表明空间记忆可以在睡眠时期得到加强。

“这是首次在睡眠状态成功操纵记忆,”Buzsáki。“这项研究支持了一个上百年的观点:在大脑中植入错误的记忆是可行的。”

原文链接:Explicit memory creation during sleep demonstrates a causal role of place cells in navigation

Hippocampal place cells assemblies are believed to support the cognitive map, and their reactivations during sleep are thought to be involved in spatial memory consolidation. By triggering intracranial rewarding stimulations by place cell spikes during sleep, we induced an explicit memory trace, leading to a goal-directed behavior toward the place field. This demonstrates that place cells' activity during sleep still conveys relevant spatial information and that this activity is functionally significant for navigation.

来源: Nature Neuroscience 浏览次数:425

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