睡眠与记忆力的关系

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1、睡眠与记忆力的关系据自然-神经学报道称，经过多年研究，美国科学家发现了年轻人的记忆形成与夜间睡 眠缺乏之间的关系：熬夜或睡眠不足成为青年人的记忆杀手。在过去的十年中，科学家逐渐认识到睡眠和记忆之间的复杂关联。睡眠不仅为编码新的记忆 做好了准备，而且为大脑提供了一个巩固、整合信息的机会。因此，睡眠可以使记忆更持久， 让记忆可以抵御更多的干扰。举例来说，一个晚上的睡眠可以让你更好地记住前一天晚上学 习的东西。但研究显示，睡眠也能识别、选择和保存记忆的关键特征，让第二天留下来的记 忆更有用。这样一来，一晚上的睡眠就增加了你发现一个数学演算过程的捷径的可能性，而 这可能是你前一天晚上需要很费力的演算才

2、能达到的。练习后的睡眠有这么多好处，显示出睡眠的主要功能是对记忆的处理。另外一个问题是：睡 眠怎样在第二天帮助你学得更好？或者说，缺乏睡眠怎样影响你新的记忆形成的能力？许多年来，科学家就已经发现，不管你是不是试着去记住一些东西，睡眠对于集中精力做一 件工作都是必须的。尤其是，睡眠的缺乏导致前额顶叶承担认知任务的注意力网络活性的减 少。另外，前额皮质控制的执行功能的能力，在缺乏后，比其他认知能力(如知觉和记忆测 验)更弱。这些发现使研究人员怀疑，完全是因为睡眠缺失导致记忆编码不足，从而使人不 能集中注意力。注意力分散似乎可以说明个体睡眠缺失使记忆形成的能力下降。但对动物的研究显示，和记 忆形成困

3、难有关的不只是注意力问题。人类和动物研究都表明，海马区对于记忆的形成非常 关键。在分子水平上，这些记忆的形成依赖于一个叫做长时程增强(LTP)的程序，它增强了 神经细胞之间的联系，以更容易的方式在它们之间交换信号，使记忆形成可能发生。长时程 增强过程可以在老鼠海马区的切片上看到。当你“剥夺”了一只老鼠的睡眠，然后再切下它 的海马区，在这些切片上，长时程增强过程被弱化了。很明显，这和注意力没有任何关系， 而和海马区的功能有关系。利用核磁共振成像，科学家监视了成年人的大脑活动，他们有的 在前一天晚上正常睡觉了，有的根本没睡。他们要求受试者从主题为人、物体、风景等情景 的150张照片前走过，并将这些

4、照片分成室内的和室外的两类；同时扫描了这些人的大脑。 两天以后，当两个组的人都很好的休息了以后，科学家向他们出示同样的150张照片，又在 其中混杂了 75张新的，要求他们辨别哪些是他们曾经看到的。结果显示，前两天睡眠缺乏 的那一组，忘记的照片数量大约是睡眠正常的那一组的两倍。后来，科学家有进行了同样的照片观察试验，这一次的目的在于，观察两组受试者在看到照 片时，大脑的哪些部分在活动。虽然两组受试者的同一脑区都表现出活跃迹象，但睡眠缺失 受试者的海马区的活跃程度明显偏低。即便表现最好的睡眠缺失者与表现最差的正常受试者 相比，睡眠缺失者的海马区活跃程度还是要低一些。科学家还注意到，两个组的注意集中

5、程 度大致相当。科学家希望这个发现，能揭示在记忆形成时，哪些区域和海马区共同发挥作用。和睡眠缺失 者比较起来，睡眠充足的人的多个大脑区域与海马区有更紧密的合作关系，而这些区域通常 和事件记忆程序有关。当我们被“剥夺”了越来越多的睡眠，而以咖啡因和浓茶来代替必需的睡眠时，我们越想通过熬夜记住的东西，就越是记不住。你必须想想这样值不值得。睡眠可以解除大脑疲劳，同时制造大脑需要的含氧化合物，为觉醒后的思维和记忆做好充分 的准备。适度睡眠为记忆和创造提供了物质准备，尤其是快速眼动睡眠阶段，对促进记忆巩 固起着积极的作用。而熬夜和过度睡眠都会损害记忆力。睡眠对记忆的巩固作用非常大，甚至超出了我们的想象。

6、”美国波士顿哈佛医学院的博士后、 研究负责人杰弗里说。他们的研究结果发布在5月2日在波士顿举行的美国神经科学年会上。在研究中，研究人员主要集中于睡眠对“陈述性”记忆的作用上，诸如特殊的事实、情 节和事件。“我们的研究旨在了解睡眠是否对记忆的巩固有影响，特别是对事实、事件和时 间的记忆上。”杰弗里说。“我们已经知道睡眠对程序性记忆有帮助，比如学习一个新的钢琴 曲目，但是不能确定睡眠是否对百年来都在争议的陈述性记忆是否有帮助。”这项研究涉及48名1830岁的成年人，他们都有正常、健康的睡眠规律，没有服用任 何药物。他们被要求背记20组单词并在12小时后测验回忆，然后把他们分为不同的环境组 进行测试

7、：在测验前睡眠组，测验前清醒组，测验前有干扰的睡眠组，测验前有干扰的清醒 组。清醒的两组在早上9点背记单词，在晚上9点年进行测验，整日里保持清醒状态。睡眠 的两组在晚上9点背记单词，然后睡眠，早上9点进行测验。另外，在测验前，睡眠和清醒 各一组要求背记另一组20对单词进行干扰，然后和其他两组一起测验，以了解干扰（竞争 性信息）对记忆的影响。结果显示：睡眠对参与者的回忆有帮助，即使受到了竞争信息的干 扰后也是如此。研究者发现，那些学习完单词后睡眠的人成绩最好，不管他们是否受到干扰，都能成功 地回忆多数的单词。没有受到干扰的睡眠组参与者回忆的单词组数比没有干扰的清醒组多 12%（94%比82%）。

8、而受到干扰后，两组的差别就更明显了： 76%比32%。“我们非常惊讶 地看到，数据比率是如此鲜明的证实了我们的研究设想和努力。”杰弗里说。德国神经病学教授博恩说，本研究有力证实了睡眠在巩固记忆方面的作用。“考虑到在 每个教育机构中（中学、大学等）主要从事的是以大脑海马相关的记忆（陈述性记忆）为中 心的学习，人们应该认识到：好的学习条件需要能保证适当的睡眠。”他说。适当的睡眠还 有其他的好处，纽约罗彻斯特大学睡眠研究所主任迈克尔说，除了记忆外，研究显示睡眠与 身体功能、免疫功能、认知操作、情绪的调节都有关系。“这些全都是理论。我们仅仅需要 的是知道，当我们的睡眠被剥夺时，我们就会不在状态了。人类

9、要花30%的时间在睡眠上， 为什么要睡眠？这仍然是需要我们去解答的谜。摘要】目的 通过学习穿梭实验后的不同时间点睡眠剥夺（sleep deprivation,SD），探讨特 定时间内，睡眠对记忆及其保持的意义。方法用小平台水环境（Flower Pot）法建立大鼠 SD模型。学习穿梭实验后的不同时间点，共6个时间点，给予4小时的SD，其余时间在饲 养笼中自由活动。分为GR14 （学习后第14小时SD），GR58 （学习后第58小时SD），GR912 (学习后第912小时SD) , GR1316 (学习后第1316小时SD) , GR1720 (学 习后第1720小时SD), GR2124 (学习

10、后第2124小时SD)，每组有其正常对照组， 观察记忆情况，并在3天后测记忆保持情况。结果 GR58组学习穿梭实验后记忆能力最 差，并且在3天后记忆保持也最差。大鼠在学习穿梭实验后58小时对记忆及其保持影响 最大。结论同学习记忆有关的睡眠集中于学习后一段时间。Effects of postraining sleep deprivation on rats memorySong Guoping,Hangpu En,Miao Danmin,et al.(Department of Psychology,Faculty of Aerofore,Fourth Military Medical Univ

11、ersity.710032)Abstract Objective To investigate effects of sleep on memory and long-term retention within a specific time after Sprague-Dawley rats learned shuttle-box avoidance.Methods Sleep deprivation (SD) was induced in male Sprague-Dawlay rats by housing them on small platforms over water.Contr

12、ols were housed in normal cages (CC).After learning the shuttle-box avoidance,experimental groups were sleep deprived for four hours at six different time points.They were divided into six groups:GR14 (SD Hr14 after training),GR58 (SD Hr58 after training),GR9 12 (SD Hr9-12 after training),GR13-16 (S

13、D Hr13-16 after training),GR1720 (SD Hr1720 after training),GR224 (SD Hr2124 after training).Then memory of the rats from both experimental and control groups was tested immediately following SD,and tested again 3 days later.Results GR58 had the worst memory after SD.Paradoxical sleep window (PSW) i

14、n these rats occurs 58 hours after training.Conclusion The results verify the proposition that the learning-related sleep has a characteristic of confining itself to a specific phase.Key words Sleep deprivation Paradoxical sleep window(PSW) Rats Memory睡眠剥夺(sleep deprivation， SD)是一种在特殊职业环境中存在的特殊生理心理反

15、 应，在生活节奏日益加快的今天，发生率明显升高。目前已有许多证据表明，睡眠与记忆关 系密切口，2。在动物学会任务后可见异相睡眠(paradoxical sleep，PS)明显增多。异 相或完全性SD后，记忆力损失。进一步研究表明，PS增多集中于学习后的某段时间，并称 之为异相睡眠窗(paradoxical sleep window， PSW)。该PSW随动物的种类、任务的性质 及每阶段的数目不同而不同。对于人来说，现在已经证明不同类型的学习记忆对SD有不同 的敏感性。在国外进行了大量的有关研究，我国在此方面的研究甚少，但此方面的研究 对于揭示睡眠的功能及其与记忆的关系有重要的意义，并且具有军事

16、意义。本文拟用穿梭箱（shuttle-box）研究大鼠在学习后不同时间点SD对短时记忆的影响， 并进一步研究对记忆保持能力的影响。材料和方法一、材料1. 实验动物及分组:成年、雄性、健康上海产Sprague-Dawley大鼠51只，体重18015g （由第四军医大学动物研究所提供）。删除在穿梭实验中在明箱中停留时间超过3分钟的大鼠3只及对电击不敏感的大鼠1只。将余47只大鼠随机分为6组，每组8只，其中SD组4 只，正常单独饲养组4只，GR2124的正常对照组为3只。学习穿梭实验后的不同时间点， 共6个，给予4小时的SD,其余时间在饲养笼中自由活动分为GR14 （学习后第14小时 SD），GR5

17、8 （学习后第58小时SD），GR912 （学习后第9-12小时SD），GR1316 （学习后第1316小时SD），GR1720 （学习后第1720小时SD），GR2124 （学习后 第2124小时SD）。2. 动物模型的制备：采用小平台水环境法（flower pot） 顶建立大鼠SD模型。本 教研室根据文献，制作30X30X30cm的鼠箱，其中有一直径为6.3cm，高8.0cm的平台， 在平台周边注满水，水温保持在20C左右，水面距平台面约1.0cm。鼠在平台上可自行饮食 饮水。若其睡眠，则由于肌肉张力松弛而落入水中。在大鼠活动空间内持续40W日灯光照射， 室内温度控制在1822C。实验前，

18、让鼠熟悉适应环境1 wk。3. 行为实验装置：穿梭实验箱由第四军医大学预防医学系防原教研室提供。实验箱由 明、暗两个箱子组成，箱底铺以铜丝网，其中暗箱有可控制式电源开关，可通以36v交流电。 暗箱与明箱相连的壁中央有8X8cm洞，大鼠可以自由通过。穿梭实验：首先将大鼠放入明 箱中，则由于其钻洞及趋黑本性，钻入暗箱中，此时给予36v交流电，大鼠因遭受电击而逃 回明箱中，此即为一次学习。以大鼠在明箱中停留时间超过3分钟为学会。实验指标有：动 物学会后进入暗箱前，在明箱中停留的时间为潜伏期。以学会后重新进入暗箱为一次错误， 记数在10分钟内动物错误的次数。二、行为实验程序学习：各组大鼠均自适应环境后

19、开始学习，训练时间为每天上午8： 00-12： 00，以10 次训练为一单元，休息15分钟，每日共训练80次，共训练3天。学习后不同时间SD后的记忆：在第3天训练结束后，各组于所规定的时间给予4小时 SD，并各自在SD后立即测试记忆力。记忆能力的保持：在测试记忆后，令大鼠在独自饲养的箱中自由活动。在3天后重新测 试记忆力。三、数据处理潜伏期、错误次数取每组中各只大鼠的平均值，实验数据采用SPSS软件包进行单因素 方差检验，两两比较用Neuman-Keuls检验。结果无论SD后立即测试还是3天后测试，GR58组同控制组相比错误次数、潜伏期有显著 差异（PV0.01），其他各组均无明显差异，3天后

20、测试各组错误次数增多、潜伏期缩短， 但差异不显著，见表14。一、学习后不同时间SD后的记忆表1 SD后立即测试各组错误次数组 别GR14GR58GR912GR1316GR1720GR2124实验组5.40+1.1214.88 + 0.564.02 + 0.855.00 + 0. 606.21 + 1.234.63 + 0.89对 照 组4.41 + 1.342.72 + 2.013.80 + 0.754 .44 + 0.694.80+1.451.98 + 0.21表2 SD后立即测试各组潜伏期（s）组别GR14GR58GR912GR1316GR1720GR2124实验组45.25 + 5.81

21、2.65 + 4.150.36 + 6.248.22 + 8.148.53 + 4.650.62 + 7.0919072对 照 组40.69 + 6.144.29 + 4.148.20 + 5.646.73 + 6.252.28 + 7.151.01 + 5.8166119二、记忆能力的保持表3 SD三天后测试各组错误次数组 别GR14GR58GR912GR1316GR1720GR2124实验7.63 + 1.2015.28 + 0.776.54+1.354.51 + 0.868.71 + 0.946.71 + 1.11组对照6.88 + 1.138.04 + 0.858.60 + 1.645

22、.78 + 0.788.52 + 1.345.73 + 0.56组表4 SD三天后测试各组潜伏期(s)组别GR14GR58GR912GR1316GR1720GR2124实验组67.24 + 8.214.84 + 7.270.10 + 10.62.86 + 7.769.00 + 9.164.85 + 8.51603012对 照 组72.29 + 7.171.66 + 10.69.26 + 7.865.36 + 6.274 .38 + 9.62.88 + 7.653390511讨论结果表明，大鼠穿梭实验中，训练后58小时睡眠增多，在此期间阻止睡眠将会导致 记忆能力下降，所以该实验的异相睡眠窗(PS

23、W)在训练后58小时。以前的研究表明，PSW 的出现同训练的强度和频率有关。不同的任务，PSW出现的时间不同，强度较大的训练会使 PSW出现时间提前。例如：当大鼠被给予每日20次的穿梭实验，共5天，PSW出现在训练后 1720小时；当训练为每日50次，共2天，PSW出现在训练后912小时；当训练为 100次，仅一日时，PSW出现在训练后14小时。综上所述，若在一个训练单元中包含越多 的信息，PSW便出现地越早，对训练后PSD出现越敏感。Carlyle宜观察到学习快而多的大鼠较学习慢而少的大鼠有更多的异相睡眠。学习简单 的任务受睡眠剥夺的影响较小，并且若动物在实验前便有所准备，则受睡眠剥夺的影响

24、也较 小。在训练后某一时期睡眠剥夺，记忆能力降低，从而说明睡眠和记忆及学习之间的关 系，睡眠对于短时记忆是不可缺少的。动物和人在此期进行信息编码加工。PSW不仅影响短时记忆能力也影响记忆能力的保持。在本次实验后72小时，我们发现，PSW时给予睡眠剥夺的大鼠记忆保持能力同样下降。这可能是因为PSW期的睡眠对于记忆的 固化处理有特殊重要的作用。记忆根据认知过程可以分为两类：一类是说明性或外显型记忆，需要意识参与，依赖于 评价，比较和推理等认知过程；另一类是非说明性或内隐型记忆。睡眠中所涉及的记忆主要 是外显型记忆。不同类型的学习记忆对睡眠剥夺有不同的敏感性，对于人而言，不涉及意义 理解的任务记忆不

25、受睡眠剥夺的影响，但对于涉及认知过程或意义性的材料，睡眠可增强记 忆。我们已知，异相睡眠的出现往往伴随着海马有节奏的慢波，即9波的出现。并且已有 证据表明，海马9波的丧失使记忆受损。另外，电刺激海马联系处便会出现长时间突触传 递LTP增强，而目前认为这是记忆编码的基础口0。清醒时完成学习记忆任务所产生的Fm9 波和睡眠中的9波特性类似。所以推论：PSW时，内源性适应机制的激活可能是记忆编码 的一部分。若在此期睡眠剥夺便会产生记忆障碍。本实验中，训练后58小时剥夺异相睡 眠记忆力下降的原因同此可能也有很大的关系。另有实验表明，穿梭箱实验后某段时间内乙酰胆碱(Ach)的活性增加，在训练后给予破 坏Ach活性的药物，学习记忆能力下降ms。因此，实验后58小时记忆力下降可能同 此也有一定关系。也有可能睡眠同记忆无一定的关系，此期间内Ach活性下降和记忆力下降 有无可能共同由另外一种介质引起，这需要进一步探讨。对于学习后为什么出现PSW，及睡 眠对记忆的影响的生理基础是什么等问题需要我们继续研究。在军事领域，执行某些涉及认知过程和意义理解的任务时，由于战争或任务的需要存在 睡眠剥夺时，心理学家能否根据任务的性质确定PSW存在的时间段，在此时段内允许短时间 睡眠，从而提高工作效率和战斗力，提高睡眠的效率。