“灾难性遗忘”指的是当新记忆形成时，旧记忆会被扭曲或覆盖的现象。其发生的原因在于新旧记忆之间的干扰。在一项于近期发表在《自然》杂志上的研究中，一组研究人员通过对小鼠进行实验，对脑是如何避免“灾难性遗忘”的提供了新的见解。研究人员推测，他们在小鼠身上发现的记忆处理机制，可能也存在于人脑中。
记忆巩固与重放机制
脑是如何巩固记忆的？一种可能的机制是在非快速眼动（NREM）睡眠期间，脑通过“重放”最近的经历来巩固记忆。所谓“重放”，是指与某段经历相关的神经元会按照相同的顺序被激活，从而帮助将新信息转化为长期记忆。
然而，大部分关于记忆重放的证据来自啮齿动物的研究，这些研究通常假设非快速眼动睡眠是一个均匀的状态。但实际上，非快速眼动睡眠在不同物种中可能由不同的阶段组成，每个阶段与不同的记忆处理过程相关。
基于这一点，新的研究提出，非快速眼动睡眠可能存在尚未被识别的微结构，其中某些阶段专门用于巩固新记忆，而另一些阶段则负责重放和处理旧记忆。
过去，科学家们早已发现，瞳孔变化对脑状态的变化具有高度敏感性，因此可以作为评估睡眠动态的有效指标。然而，关于啮齿动物在非快速眼动睡眠期间瞳孔动态的研究数据仍然较为有限。为此，在这项新研究中，研究人员利用了小鼠在睡眠时部分睁眼的特性，开发了一种实时瞳孔追踪技术，详细监测了实验小鼠在自由活动与睡眠期间的瞳孔变化。
他们观察到，在小鼠的非快速眼动睡眠中，瞳孔会反复收缩和放大，每个周期持续大约一分钟。神经元记录显示，大多数的“重放”发生在瞳孔收缩阶段。基于这一发现，研究人员提出了一个疑问：瞳孔的大小是否与记忆处理之间存在某种关联？
瞳孔变化与记忆处理
为了探究这一问题，研究人员采用了一种光控遗传修饰技术，通过光来触发或抑制脑中特定的神经元电活动。
在实验开始之前，他们先对经过了基因改造的小鼠进行训练，要求它们在一个T型迷宫中寻找水或食物。在训练结束后，研究人员会在小鼠睡觉时，使用光遗传技术抑制与记忆“重放”相关的神经元放电。
具体来说，他们分别在小鼠瞳孔收缩和放大的非快速眼动睡眠阶段进行了这种干预。观察结果显示，当神经元放电在瞳孔收缩阶段受到抑制时，小鼠醒来后完全忘记了食物的位置，这表明它们的记忆被清除。相比之下，当在瞳孔放大阶段抑制神经元放电时，小鼠醒来后能够直接找到食物，表明新记忆得以保留。
此外，研究人员还进行了一些其他测试，测试结果表明，瞳孔放大的睡眠阶段对旧记忆的处理具有特殊作用：此阶段有助于巩固那些在睡前几天已形成的记忆，而非当天形成的新记忆。
新的线索
总的来说，这项研究揭示了在瞳孔放大阶段，小鼠的脑保留了旧记忆；而在瞳孔收缩阶段，新记忆得以吸收。这种双阶段处理机制为解决“如何在学习新信息的同时，保持旧记忆完整”这一问题提供了可能的答案。
这项研究为我们深入理解脑如何有序地处理新旧记忆提供了重要的见解。它表明，已建立记忆和新记忆的处理并不是完全混合的，避免了因记忆冲突导致的干扰。相反，脑能够通过有效的时间性分隔，确保记忆的巩固与整合。
此外，这一发现也为人工神经网络提供了启示。作为模拟脑工作的算法，人工神经网络面临着类似“灾难性遗忘”的问题。在这一领域，借鉴脑在处理记忆时的时序分离机制，有可能为开发更加稳定、智能的人工智能系统提供新思路，避免记忆之间的干扰，从而提升其学习和适应能力。这一跨领域的探索，不仅让我们更加接近理解脑的奥秘，也为人工智能的未来发展开辟了新的方向。
#创作团队：
编译：糖兽
排版：雯雯
#参考来源：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08340-w
https://www.nature.com/articles/d41586-024-04232-1
https://www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250101132020.htm
#图片来源：
封面图&首图：TheDigitalArtist / Pixabay
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