6月15日消息，清华大学生命科学学院钟毅教授课题组与北京智源人工智能研究院雷博团队联合发布了一项重大研究发现——睡眠中的记忆重激活，不仅会受到睡眠状态自身调控，记忆本身也能反过来深刻影响睡眠。换言之，记忆与睡眠之间，存在一条双向调节的“高速公路”，两者彼此塑造，相互影响。

相关成果已在线发表于国际顶级期刊《科学》（Science），论文题为《记忆重激活介导经历依赖的适应性睡眠调节》。同期发表的专家评述特别指出：“这项研究证实了记忆与睡眠之间存在双向调控机制，记忆印迹细胞或可成为与抑郁症相关的睡眠障碍的潜在治疗靶点。”

你很可能有过这样的体会：白天承受过大的压力、经历了惊吓，或遭遇了不愉快的事件，到了晚上，睡眠就会变得浅而零碎，容易惊醒。过去，我们仅仅知道“情绪会影响睡眠”，但其背后的神经机制究竟是怎样的？研究团队现在给出了一个全新答案——负向记忆在睡眠过程中被重新激活时，会主动促使大脑从非快速眼动睡眠状态转向觉醒，导致睡眠连续性明显中断，如同断崖式下跌。

为了验证这一发现，研究人员首先监测了小鼠在经历恐惧事件后其睡眠结构的变化。结果清晰表明：在经历负向事件之后，小鼠从非快速眼动睡眠进入觉醒状态的转换概率与转换次数显著增加，非快速眼动睡眠的平均片段长度也明显缩短。更为关键的是，当研究者在小鼠睡眠期间通过声音线索诱导相关的记忆重激活时，小鼠会随之频繁醒来。反之，如果记忆形成过程或记忆重激活被特异性阻断，这些睡眠变化便随之消失。这说明，睡眠的中断并非随机发生，而是严格依赖于记忆加工的过程。

研究团队进一步结合了双光子在体成像技术与脑电、肌电（EEG/EMG）记录，在单细胞分辨率下追踪小鼠基底外侧杏仁核中记忆细胞的活动。

我们可以把这些细胞理解成记录特定经历的“记忆痕迹”。研究表明，在负向记忆形成后，这些细胞会在非快速眼动睡眠期间自发地重新变得活跃，并且它们这种自发性活动与觉醒事件高度相关。通俗地说，白天留下的危险记忆，到了夜间仍有可能被大脑“重新点亮”。这种大脑中的“点亮”就像拉响了警报，使得睡眠中的大脑更容易被唤醒。

有趣的是，研究团队发现，与负向记忆引发觉醒的效果完全相反，正向记忆的重激活展现出截然不同的作用。实验结果表明，激活正向记忆印迹细胞，能够促进并维持非快速眼动睡眠，减少觉醒次数，并延长睡眠片段。即便在随机噪声的干扰刺激下，正向记忆重激活也能削弱噪声诱发的觉醒，展现出显著的睡眠保护效应。

▲ 正向记忆重激活对睡眠的促进作用及其背后迥异的投射模式

这种完全相反的作用背后，究竟隐藏着怎样的环路机制？研究团队对记忆印迹细胞与睡眠-觉醒调控脑区之间的结构性与功能性连接进行了深入探查。结果表明，不同情绪效价的记忆印迹细胞，连接着不同的睡眠-觉醒调控脑区：正向记忆印迹细胞更倾向于投射到那些促进非快速眼动睡眠的脑区；而负向记忆印迹细胞则更强地连接到那些促进觉醒的脑区。这说明，大脑并非简单地对记忆进行“重播”，而是根据记忆本身所携带的情绪属性，调用不同的下游神经通路，从而灵活地塑造睡眠结构。

压力大、心情差、睡不好，该怎么办？慢性压力导致睡眠障碍的核心原因究竟是什么？研究团队将这一发现进一步拓展至慢性压力导致的病理性睡眠障碍机制解析中。结果表明，睡眠中负向记忆的持续重激活，正是慢性压力诱发睡眠障碍的关键机制。这一发现为理解抑郁症等精神疾病所伴随的睡眠障碍提供了全新的科学视角，也为未来探索睡眠障碍的干预策略指明了新的方向。

清华大学生命科学学院博士生于梦菡为论文第一作者，博士生王骏杰、翟紫含、黄若奕为共同第二作者。北京智源人工智能研究院雷博研究员与清华大学生命科学学院钟毅教授为共同通讯作者。此外，范国藩、苏晓雅、牛艺钧、朱浩辰、陈嘉仪、姜一茗、张恬等也为该研究做出了重要贡献。该研究获得了国家自然科学基金、科技创新2030“脑计划”重大项目以及清华-北大生命科学联合中心等单位的支持。