你可能會驚訝地發現,即使在深度睡眠期間,你的大腦也會在短暫的清醒中循環。

眾所周知,這些「微覺醒」(micro-arousals)太短而無法在第二天早上記住,但它們一起可以幫助你的大腦鞏固前一天的記憶。

在睡著的老鼠中,發表在《自然神經科學》雜誌上的研究人員統計了每晚發生多達一百次的微覺醒。

這些偶爾的大腦活動並沒有打斷囓齒動物(rodent)的休息,而是使哺乳動物的睡眠如此甜美的部分原因。到目前為止,結果只在老鼠身上顯示,但由於它們涉及一些非常基本的生物學機制,研究人員說它們也可以很好地轉化為人類。

事實上,研究人員認為微覺醒是哺乳動物「正常睡眠微結構的內在組成部分」,它允許記憶系統每晚「重置」多次。一旦大腦重新入睡,這可能會導致更好的整體記憶鞏固。

丹麥哥本哈根大學的神經科學家 Celia Kjærby 解釋說:「你可能會認為睡眠是一種持續的狀態,然後你就會醒來。但是,睡眠的意義遠不止於此。」

「我們了解到,去甲基腎上腺素(noradrenaline)會導致你每晚醒來一百多次。那是在完全正常的睡眠期間。」

去甲基腎上腺素 (NE) 是一種與壓力和清醒有關的大腦化學物質和激素。

以前科學家們認為 NE 水平在哺乳動物睡眠期間基本穩定,但目前對老鼠的研究表明並非如此。事實上,研究人員發現老鼠睡眠期間 NE 活動的波動越大,整體的休息就越好。

在老鼠模型中,發現 NE 活動在睡眠期間不斷上升和下降,每 30 秒左右振盪一次。

當 NE 水平下降時,研究人員注意到,稱為睡眠紡錘體(sleep spindles)的短暫電活動會逐漸在大腦中形成。另一方面,當 NE 水平開始上升時,這些紡錘體會被終止。

睡眠紡錘體也與記憶鞏固密切相關。過去,在睡覺的老鼠和睡覺的人身上發現了紡錘體水平的波動,這也被認為是第一個將 NE 活動的循環週期與睡眠紡錘體和微覺醒聯繫起來的研究。

在實驗中,NE 活動波谷最大的睡眠老鼠也能夠更好地記住前一天的物體。較短的下降也導致了更多的微覺醒,而不是完全覺醒。

大多數這些微覺醒不會觸發有意識的清醒,即使是短暫的,但它們確實提供了足夠的大腦活動來重置睡眠紡錘體。

哥本哈根大學的神經科學家 Maiken Nedergaard 說:「我們發現了睡眠部分的本質,它使我們醒來時得到充分休息,並使我們能夠記住前一天學到的東西。」

「我們也發現睡眠中提神醒腦的部分是由去甲基腎上腺素的波驅動的。非常短暫的覺醒是由去甲基腎上腺素的波引起的,這對記憶也非常重要。」

需要對老鼠和人類進行進一步的研究,以探索 NE 活動如何推動睡眠期間記憶鞏固的改善。

然而,該研究的作者認為,可以想像,振蕩的 NE 水平以「降低覺醒風險並促進微覺醒」的方式重置睡眠紡錘體。

這樣,當睡眠最終恢復時,可以更有效地存儲記憶。

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參考資料:

  1. Carly,C., (2022,Jul 19). Micro-Arousals Can ‘Wake’ The Brain a Hundred Times a Night, Study in Mice Suggests. ScienceAlert
  2. Kjaerby, C., Andersen, M., Hauglund, N. et al. Memory-enhancing properties of sleep depend on the oscillatory amplitude of norepinephrine. Nat Neurosci 25, 1059–1070 (2022). Nature Neuroscience https://doi.org/10.1038/s41593-022-01102-9
  3. 圖片來源:https://www.sciencealert.com/mammals-can-wake-up-a-hundred-times-a-night-mice-study-suggests(圖:Leonardo Yip/Unsplash)
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