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近20年来，人们已经知道大脑深度睡眠期间缓慢而又共振的”德尔塔“脑电波有助于记忆的形成。现在，来自柏林夏里特大学的研究人员在《自然·通讯》杂志上发表文章，提出了一个解释。根据这项研究，慢波能够让负责长期记忆的新皮层特别容易接受信息。这些发现可能有助于优化旨在支持外部记忆形成的治疗方法。永久记忆（permanent memories）是如何形成的？
专家们认为，当我们睡觉时，大脑会重放一天中发生的事件，将信息从短期记忆的海马体转移到位于新皮层的长期记忆中。“慢波”是这一过程的关键——即在深度睡眠阶段大脑皮层出现的一种缓慢、同步振荡的电压。它们可以通过脑电图（EEG）进行测量。当许多神经元中的电压每秒同时上升和下降一次时，就会产生这种慢波。“多年来，我们已经知道这些电压波动有助于记忆的形成，”Charité神经生理学研究所所长、新发表的研究负责人Jörg Geiger教授解释道，“当我们从外部人工干预并增强了慢波睡眠后，记忆就会得到改善。但直到现在，我们才知道当这种情况发生时大脑内部到底发生了什么。”
Geiger和他的团队现在已经使用了极为罕见的完整人脑组织来阐明深睡眠期间记忆形成的过程。根据他们的发现，慢波会影响新皮层神经元之间突触连接的强度，从而影响它们的接受信息的能力。
在他们的研究中，研究人员团队研究了从45名在Charité、Evangelisches Klinikum Bethel（EvKB）医院或汉堡-埃彭多夫大学医学中心（UKE）接受神经外科手术治疗癫痫或脑瘤的患者身上采集的完整新皮质组织样本。研究人员在组织中模拟了深度睡眠期间慢脑电波的典型电压波动，然后测量了神经细胞的反应。为了实现这一目标，他们使用了精确定位到纳米的玻璃微量移液器。为了“监听”通过组织连接的多个神经细胞之间的通信，他们一次使用多达十个“吸管触角”——对于这种被称为多批次技术的方法来说，这是一个额外的数量。![]()
Franz X. Mittermaier, Thilo Kalbhenn, Ran Xu, Julia Onken, Katharina Faust, Thomas Sauvigny, Ulrich W. Thomale, Angela M. Kaindl, Martin Holtkamp, Sabine Grosser, Pawel Fidzinski, Matthias Simon, Henrik Alle, Jörg R. P. Geiger. Membrane potential states gate synaptic consolidation in human neocortical tissue. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-53901-2
研究小组发现，新皮层神经元之间的突触连接（在一个非常特定的电压波动时间点）得到了最大程度的增强。
“电压从低到高上升后，突触的工作效率最高。”Charité神经生理学研究所的研究员、该研究的第一作者Franz Xaver Mittermaier解释说，“在这段短暂的时间窗口内，大脑皮层可以被认为处于一种高度准备状态。如果大脑恰好在这个时候回放记忆，它就会特别有效地转移到长期记忆中。因此，慢波睡眠显然通过使新皮层在许多短时间内特别容易被突触接受来支持记忆的形成。”这些知识可用于提高记忆力，例如在老年人的轻度认知障碍中。世界各地的研究小组正在研究使用微妙的电脉冲（经颅电刺激）或声信号来影响睡眠中的慢波的方法。
“不过，目前，这些刺激方法正在通过反复试验进行优化，这是一个费力而耗时的过程。”Geiger说，“我们关于完美时机的发现可能对此有所帮助。现在，它们首次允许有针对性地开发刺激方法来促进记忆形成。”![]()
慢波或慢振荡是一种在深度睡眠期间在大脑中产生的电波。“Delta”波包括在脑电图中出现的特定频率范围。这些是缓慢的脑电波，也可能在睡眠之外出现，是疾病或障碍的一部分。这个更广泛的术语有时与“慢波”一词同义。![]()
