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不知道大家有沒有這樣的經歷：有時候記完東西，睡一覺醒來，發現全忘了；有時候卻發現記得更牢了。這是為什么呢？最近，中國科學院心理研究所的科學家揭示了其中的奧秘。

簡單來說，這項研究探索了海馬體與新皮層在記憶重激活中如何協同工作，以及這一過程是怎樣受到睡眠階段和神經振蕩等因素調控的。

在詳細介紹這項研究之前，我們先來了解一下記憶的形成過程。

記憶形成通常分為三個主要階段：

編碼（Encoding）：學習新信息時，大腦接收并初步處理信息，形成初始的記憶痕跡。主要涉及海馬體和相關皮質區域，將感官輸入轉化為神經表征。

鞏固（Consolidation）：新編碼的記憶被加工、穩定并整合到長期存儲中。

提取（Retrieval）：需要時從存儲中調用記憶，涉及皮質和海馬體的協同工作。

我們經常說的鞏固記憶屬于第二個階段。鞏固階段分為兩種：突觸鞏固（Synaptic Consolidation）和系統鞏固（Systems Consolidation）。突觸鞏固發生在學習后數小時內，涉及神經元連接的短期強化，形成短期記憶。如果不繼續鞏固，這些記憶很快就會消失。比如考試臨時抱佛腳，就是在利用短期記憶。

系統鞏固則發生在數小時到數周的時間里，將記憶從海馬體依賴逐漸轉移到皮質依賴，也就是把短期記憶轉為長期記憶。這個階段讓我們努力學習的知識得以長期保存，而睡眠在這個過程中特別重要。

"回聲"效應研究的正是系統鞏固階段中，睡眠時海馬體與皮質如何互動來穩定和增強記憶。

2025年3月12日，中國科學院心理研究所王亮研究組在《自然通訊》（Nature Communications）上發表了《人類記憶鞏固中變異性的電生理特征》（Electrophysiological signatures underlying variability in human memory consolidation）這項研究。

為實現研究目標，研究者設計了一個結合行為任務、目標記憶再激活（畫面信息：目標記憶重激活(Targeted memory reactivation，TMR)是一種研究記憶鞏固的重要方法，通過進行記憶線索的提示誘導促進記憶的鞏固。通常，發生在慢波睡眠階段的提示可促進程序性和陳述性記憶鞏固。）干預和顱內電生理記錄的實驗。

研究者招募了11名難治性癲癇患者（2女9男，平均年齡23.9歲）作為實驗對象。所有參與者都簽署了知情同意書，實驗獲得了倫理委員會批準。

選擇癲癇患者是因為這些患者為了定位癲癇病灶已植入了顱內電極，可以直接記錄海馬體和皮質活動。

實驗過程是這樣的：

研究者先讓實驗對象學習記住50個對象（如杯子）與屏幕上特定位置的關聯，每個對象都配有獨特的聲音（如玻璃破碎聲）。睡前測試一遍后，在實驗對象進入非快速眼動睡眠狀態時，研究者隨機選擇25個對象的聲音，以50分貝音量通過揚聲器播放，間隔5.5秒，重復6輪，約持續30分鐘；另外25個對象作為對照組不播放聲音。第二天再測試，看哪組記得更好。

睡眠通常分為兩大階段：非快速眼動睡眠（NREM）和快速眼動睡眠（REM）階段。

非快速眼動睡眠又分為N1、N2、N3三個階段。

N1是入睡的過渡階段。這時候我們的身體開始放松，心率和呼吸減慢，可能會出現輕微的肌肉抽動或“墜落感”。這個階段占睡眠時間的5-10%，通常持續幾分鐘。這時候我們的大腦活動減弱，意識模糊，容易被輕微噪音喚醒。

N2是淺中睡眠階段，這是我們的身體進一步放松，體溫下降，心率和呼吸更規律。腦波出現睡眠紡錘波和K復合波。這個階段占睡眠時間的45-55%，每次循環約20-30分鐘。紡錘波與記憶鞏固和信息處理密切相關，保護睡眠不受外界干擾。

N3是深睡眠階段。這時候我們的身體完全放松，處于很難喚醒的狀態。這個階段占睡眠時間的15-25%，主要集中在前半夜，每次循環約20-40分鐘。N3階段對身體修復（組織生長、免疫增強）和記憶鞏固（特別是系統鞏固）至關重要。海馬體漣漪在此階段活躍，促進記憶重播。

之后就是快速眼動睡眠階段。在這個階段，我們的大腦很活躍，類似清醒狀態。這時候，除了眼睛和呼吸肌之外，我們的身體處于“暫時性癱瘓“狀態，伴隨快速眼動。復雜、激烈的夢一般就在這個階段做的。快速眼動睡眠占睡眠時間的20-25%，后半夜更常見，每次循環約10-30分鐘，隨夜間循環延長。

實驗之所以選擇N2和N3，因為這時候大腦最愛“整理”知識，TMR（提示音）就像敲門提醒：“快把白天學的存好！”

實驗結果顯示，在非快速眼動睡眠期間播放對象聲音的實驗組，記憶效果明顯優于未播放聲音的對照組。

通過顱內腦電圖（iEEG）記錄睡眠期間實驗對象的海馬體和皮質神經活動，包括海馬體漣漪、皮質紡錘波以及腦區相干性，研究人員發現：在播放對象聲音的初期，海馬體漣漪發生率增加，海馬體-皮質耦合增強，同時伴隨著皮質漣漪和高頻寬帶活動。這表明海馬體正在向皮質傳輸記憶信息。

在播放聲音的晚期，海馬體-皮質耦合減弱，而皮質紡錘波活動增加，這說明皮質開始獨立處理記憶表征，為長期存儲做準備。

簡單總結就是，研究人員通過目標記憶再激活方法，在實驗對象睡眠時播放與學習內容相關的提示音，成功增強了記憶效果。他們還發現記憶在睡眠中的"加工"有兩個階段：

第一階段：大腦的海馬體（負責短期記憶的區域）積極地將信息傳遞給皮質（負責長期記憶的區域），就像在"打包"記憶。

第二階段：皮質開始獨立整理這些信息，為長期儲存做準備，此時海馬體的參與減少。

實際上，通過感官線索（如聲音、氣味）來增強記憶并不是新發現，海馬體漣漪和皮質紡錘波在記憶鞏固中的作用也早有研究。這項研究的創新之處在于進一步揭示了記憶鞏固過程中海馬體和皮質是如何相互配合的。

這項研究使用顱內腦電圖（iEEG）直接記錄海馬體和皮質活動，提供了前所未有的高時空分辨率，突破了傳統頭皮腦電圖和功能磁共振成像的局限。

聽起來很復雜，但其實很簡單：這項研究就像給"睡眠助記"這個現象拍攝了一部高清電影，讓我們看清了許多以前模糊的細節。

換句話說，這項研究又為我們揭開了記憶形成過程的一層神秘面紗。

有人可能會問：這是不是意味著只要在睡覺時放提示音，就不用擔心記不住東西了？

并非如此。

因為日常睡眠環境很難達到實驗條件。實驗是在非快速眼動睡眠的N2期（淺睡期）和N3期（深睡期）播放提示音，因為這時海馬體漣漪和皮質紡錘波最活躍，最適合記憶鞏固。如果睡眠質量不好或無法進入深睡眠，記憶效果就會減弱。而且，這種方法只能鞏固已經編碼的記憶，也就是說，如果你白天沒認真學習，播放提示音也幫不了你。

此外，這項實驗還存在局限性。由于實驗對象是11名難治性癲癇患者，他們的大腦功能可能受到疾病、抗癲癇藥物或手術的影響。研究人員在論文中也指出：由于無法在健康人群中記錄相同的顱內腦電圖數據，目前還不能完全排除癲癇對大腦功能的影響。

總的來說，這項研究不僅讓我們更清晰地看到了記憶在睡眠中如何被“加工”與“保存”，也為未來的教育、康復甚至睡眠優化技術提供了科學依據。雖然我們還無法在日常生活中完全復制實驗條件，但它提示我們一個重要的事實：高質量的睡眠，尤其是深度睡眠，對于記憶的穩固和提升至關重要。

所以，別再熬夜刷劇啦！好好睡一覺，也許你學過的知識就悄悄“打包上傳”了。以后復習備考，不妨在睡前認真學一遍，再來個安穩覺，說不定記得更牢哦！

本文為科普中國·創作培育計劃扶持作品

作者：邢煥秋 科普作者
審核：李翀 清華大學臨床醫學院科研辦主任 副教授
出品：中國科協科普部
監制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

來源: 科普中國創作培育計劃

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