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康奈尔大学的研究人员发现，瞳孔是理解大脑如何以及何时形成强大、持久记忆的关键。
康奈尔大学的研究人员发现，瞳孔是理解大脑如何以及何时形成强大持久记忆的关键。
通过对装有脑电极和微型眼球追踪摄像头的小鼠进行研究，研究人员确定，在非快速眼动睡眠的亚阶段，当瞳孔收缩时，新的记忆正在被重播和巩固。当瞳孔放大时，这一过程会在较早的记忆中重复。大脑用一种以前未知的微观结构将这两个睡眠阶段分开的能力，可以防止“灾难性遗忘”，即一种记忆的巩固抹去了另一种记忆。
这一发现可能会为人类带来更好的记忆增强技术，并可能帮助计算机科学家训练更有效的人工神经网络。这项研究由助理教授Azahara Oliva和Antonio Fernandez-Ruiz领导，在《Nature》杂志上发表。
在一个月的时间里，一组小鼠被教导各种任务，比如在迷宫中收集水或饼干奖励。然后给这些小鼠配备了脑电极和挂在它们眼睛前面的微型间谍摄像机，以跟踪它们的瞳孔动态。有一天，小鼠学习了一项新任务，当它们睡着时，电极捕捉到它们的神经活动，摄像机记录下它们瞳孔的变化。
Oliva说：“非快速眼动睡眠是真正的记忆巩固发生的时候，这些时刻非常非常短，人类无法察觉，比如100毫秒。在整个晚上，大脑是如何分配这些快速而短暂的记忆筛选的？如何将新知识分离开来，同时又不干扰我们头脑中已有的旧知识？”
这些记录表明，与之前认为的相比，睡眠小鼠的时间结构更加多样，更类似于人类的睡眠阶段。通过在不同的时刻打断小鼠的睡眠，然后测试它们回忆所学任务的能力，研究人员能够分析这些过程。当小鼠进入非快速眼动睡眠的子阶段时，它的瞳孔会缩小，在此期间，最近学过的任务——也就是新的记忆——会被重新激活和巩固，而之前的知识则不会。相反，当瞳孔放大时，旧的记忆会被重播和整合。
Oliva说：“这就像新知识，旧知识，新知识，旧知识，在整个睡眠过程中缓慢波动。我们提出，大脑有一个中间时间尺度，将新知识与旧知识区分开来。”
这项研究得到了美国国立卫生研究院、斯隆基金会、白厅基金会、克林根斯坦-西蒙斯奖学金计划和克拉曼奖学金计划的支持。
Sleep micro-structure organizes memory replay
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