eLife：睡眠能保护旧记忆免受灾难性遗忘？

从降低肥胖和心血管疾病风险，到改善注意力和日常整体表现，睡眠被证实对我们的健康至关重要。

近日，发表在《eLife》上的一项新研究中，美国加州大学圣地亚哥分校医学院的研究团队报告称，睡眠还有助于人的终身学习。

关于睡眠的研究过去已经报道了很多（见文末相关阅读），这项研究使用了不同的方法。

该团队利用能模拟不同大脑状态（比如睡眠和清醒）的计算模型测试了睡眠如何巩固新编码记忆以及如何防止旧记忆的损坏。

该研究通讯作者、加州大学圣地亚哥分校的医学教授Maksim Bazhenov说：“在我们睡觉的时候，大脑非常繁忙，它不断重放我们在白天学习到的事物。我们的研究表明，记忆是动态而非静态的。换句话说，记忆，即使是旧的记忆，也不是一成不变的。睡眠会不断地更新它们。”

该研究团队检验了一个假说，即睡眠可以保护旧记忆不被遗忘。

在丘脑皮质模型中，训练新的记忆干扰了先前学习的旧记忆，导致旧记忆痕迹退化和遗忘。但在新的学习之后立即模拟睡眠可以逆转损伤并增强所有记忆。

图片来源：eLife

Bazhenov说：“睡眠期间的记忆重放通过允许相同数量的神经元存储多种干扰记忆以起到防止遗忘的保护作用。我们每天都学习很多新东西，而这些新记忆会与旧记忆发生竞争。为了容纳所有记忆，我们需要睡眠。”

例如，你想象一下学习如何导航至停车场的过程，首先在一个停车标志处向左行驶，然后在一个红绿灯处向右行驶。第二天，你必须学习如何用不同的方向到达不同的停车场。Bazhenov说，睡眠巩固了这些记忆，使人可以回忆起各种路线。

Bazhenov说：“打网球时会形成特定的肌肉记忆，如果你接着学习如何打高尔夫球，你就必须要学会如何以不同的方式运用相同的肌肉。睡眠确保了学习高尔夫球时不会清除关于如何打网球的记忆，并使不同的记忆在大脑中共存成为可能。”

作者认为，虽然目前最先进的计算机系统能够驱动无人驾驶汽车，并具备远超人类的图像识别能力，但是它还缺少睡眠的恢复作用。因此，这些人工智能系统缺少持续学习的能力，在学习新信息时，它们会忘记旧知识。

Bazhenov说：“我们或许需要向计算机和机器人系统添加一种类似睡眠的状态，从而防止它们在学习新事物时忘记旧知识，使它们具备持续学习的能力。”

研究人员表示，这项研究结果有助于开发能在睡眠期间改善记忆和学习的新型刺激技术。这对于老年人和学习能力有缺陷的人来说尤为重要。

Bazhenov说：“虽然睡眠确实与大脑和身体的许多重要功能有关，但它对于实现我们所说的人工智能——不断从经验中学习、创造新知识和适应周围世界变化的能力同样至关重要。”

原始出处：

Oscar C González， Yury Sokolov， Giri P Krishnan， et al. Can sleep protect memories from catastrophic forgetting？ Elife， 2020.