我們都聽過一句話：“眼睛是心靈的窗戶”。而如今科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，眼睛不僅是心靈的窗戶，更有可能是記憶的守衛(wèi)者。
我們?cè)谇逍褧r(shí)會(huì)接收海量的信息，面對(duì)這些紛繁的信息，大腦需要在睡眠期間及時(shí)進(jìn)行處理，重復(fù)和鞏固特定信息用以形成新記憶。不過，這一過程并非只是新記憶的專屬，舊記憶也需要在睡眠期間重新激活從而得到鞏固。如果沒有任何干預(yù)，兩組記憶之間會(huì)互相干擾。但實(shí)際上，我們并沒有經(jīng)歷這種新舊記憶混淆的感覺。
最近，來自康奈爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志揭開了其中的謎團(tuán)。研究者發(fā)現(xiàn)在非快速眼動(dòng)期（NREM）的記憶形成階段，新舊記憶會(huì)進(jìn)行交錯(cuò)式的重現(xiàn)、激活和鞏固。另外，這種動(dòng)態(tài)的記憶形成并非無跡可尋，它的秘密就藏在眼睛的瞳孔中。在NREM期間，瞳孔的收縮與擴(kuò)張分別對(duì)應(yīng)新記憶與舊記憶的形成。這種前所未見的微結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒉煌挠洃泤^(qū)分開，避免某段記憶鞏固時(shí)將另一段記憶抹去的“災(zāi)難性遺忘”事件發(fā)生。
在這項(xiàng)研究中，研究者首先讓小鼠參與了多種與記憶相關(guān)的任務(wù)，比如讓它們通過復(fù)雜的迷宮來獲取水源或餅干，以此構(gòu)成獎(jiǎng)勵(lì)記憶形成的基礎(chǔ)。在這些任務(wù)開始或結(jié)束之后，小鼠會(huì)經(jīng)歷2小時(shí)的睡眠時(shí)間。除了借助常規(guī)的腦電極來分析睡眠期間的大腦活動(dòng)，研究者還采用了一種特殊的微型相機(jī)來跟蹤小鼠的瞳孔狀態(tài)。根據(jù)收集到的信息，研究發(fā)現(xiàn)小鼠在進(jìn)入NREM后，瞳孔會(huì)經(jīng)歷收縮-擴(kuò)張的周期性變化，并且此時(shí)小鼠大腦會(huì)伴隨產(chǎn)生記憶形成相關(guān)的尖波漣漪。相對(duì)來說，瞳孔收縮時(shí)的尖波漣漪要更加活躍。作者發(fā)現(xiàn)，破壞NREM期間的尖波漣漪會(huì)對(duì)小鼠的記憶形成帶來毀滅性的破壞，它們幾乎失去了重新檢索獎(jiǎng)勵(lì)的能力。但這還沒有完全揭開記憶與瞳孔變化的謎團(tuán)：不同的瞳孔變化是否對(duì)應(yīng)著新舊記憶的錯(cuò)峰鞏固？隨后，他們對(duì)干擾實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了進(jìn)一步的細(xì)分。作者先讓小鼠執(zhí)行記憶任務(wù)，然后在接下來的睡眠中干擾瞳孔收縮時(shí)的尖波漣漪，這時(shí)，小鼠在清醒之后無法迅速找到剛剛還知道的獎(jiǎng)賞位置。但如果只是破壞它們瞳孔擴(kuò)張時(shí)的尖波漣漪，小鼠的記憶檢索能力并沒有出現(xiàn)問題，這暗示著短期新記憶的形成與瞳孔收縮有著潛在聯(lián)系。在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，作者首先讓小鼠通過多次訓(xùn)練熟悉一個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)位置，然后訓(xùn)練它們找到一個(gè)全新的獎(jiǎng)勵(lì)位置。此時(shí)，在睡覺時(shí)破壞瞳孔收縮時(shí)的尖波漣漪，只會(huì)影響它們重新找到新獎(jiǎng)勵(lì)位置，而對(duì)尋找舊位置沒有影響；而破壞瞳孔擴(kuò)張時(shí)的尖波漣漪則會(huì)產(chǎn)生相反的結(jié)果。這也表明瞳孔收縮對(duì)應(yīng)著近期新記憶的形成，而瞳孔擴(kuò)張則對(duì)應(yīng)舊記憶的鞏固。在NREM期間，這種瞳孔的收縮-擴(kuò)張周期變化也構(gòu)成了記憶的重放方式，新舊記憶可以短暫進(jìn)行分離。“這就像新知識(shí)、舊知識(shí)在你的睡眠期間緩慢波動(dòng)，大腦中的特定時(shí)間尺度會(huì)幫你將新舊知識(shí)區(qū)分開來。”研究的通訊作者Azahara Oliva教授表示。
