我们学骑车、弹琴、熟练操作这类动作技能时,大多依靠反复练习慢慢形成肌肉记忆。长久以来大家普遍认为,睡眠中大脑巩固各类记忆都离不开海马体的调度。可矛盾的现象一直存在:有些人海马受损,记不住过往经历,却依然能学会新动作、掌握技能。这就引出一个关键疑问:技能类记忆的巩固,难道不需要海马参与?
基于此,伦敦大学Marcus Stephenson-Jones在《Nature neuroscience》杂志发表了“Replay of procedural memory is independent of the hippocampus”,揭示了程序性记忆的重放不依赖海马体。
睡眠是巩固所有记忆的关键,靠“离线神经重放”完成。过去认为重放全都由海马发起、统筹全脑记忆。但现有研究说法矛盾:海马到底要不要参与技能类记忆的巩固?本研究发现大脑有两套互不干扰的记忆巩固通路,技能记忆不靠海马,能独立完成重放巩固。
图一 纹状体是动作记忆的核心脑区
作者给小鼠设计了一套按固定顺序戳孔洞拿奖励的动作任务,练熟后小鼠动作会变得稳定规整。
分别损毁不同纹状体区域后发现,只有背外侧纹状体(DLS)受损时,小鼠没法不靠灯光提示、单凭记忆完成动作;背内侧纹状体受损却毫无影响。
之后在小鼠每日训练完睡觉前,往 DLS 注射阻断突触可塑性的药物 AP5,第二天小鼠技能直接退步;连续多天给药,已经学会的动作也会持续变差。这证明 DLS 既是学习、执行动作记忆必需脑区,睡眠中该脑区的离线神经活动,也负责巩固和保住习得的动作技能。
图二 纹状体自主回放技能信号
实验发现:小鼠睡着时,纹状体就会回放练动作时的神经信号,回放可快可慢、分正向和反向;和动作相关、稳定活跃的神经信号会被优先回放。
睡眠纺锤波能提升回放频率,但不是产生回放的必要条件。作者使用的PP-Seq 算法检测回放比传统方法更精准可靠,这类睡眠回放既能记住整套动作顺序,也能优化动作细节。
图三 纹状体回放无需海马参与
既然纹状体回放和海马回放看着很像,作者想确认海马是不是纹状体回放的必需开关。
作者彻底毁掉小鼠的海马,结果发现小鼠学动作、完成任务的能力完全不受影响。
再记录它们纹状体的睡眠信号,发现回放的速度、正反比例、序列顺序、优先激活的神经元,所有特点和正常小鼠一模一样。
也就是说,纹状体自主产生动作记忆回放,全程不需要海马参与调控。
总结
该研究打破海马统筹所有记忆巩固的传统认知,证实大脑存在独立的技能记忆巩固通路,为运动康复、记忆障碍相关研究提供全新神经机制依据。
文章来源:
https://doi.org/10.1038/s41593-026-02362-5
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