已有大量研究证据表明，睡眠对新记忆的形成和巩固起着及其重要的作用：快速眼动睡眠（REM）期间处理情绪记忆（如恐惧的记忆）和程序记忆（惯性记忆，如学会骑自行车）；在非快速眼动睡眠（NREM，或慢波睡眠）期间处理“陈述式”记忆。
最近有研究表明，NREM睡眠期间的记忆巩固能够最终靠外部因素来调节。这种方法被称为“靶向记忆再激活（TMR）“。
近日，发表在《Current Biology》上的一项新研究帮助我们进一步了解睡眠如何有助于记忆。来自以色列特拉维夫大学（TAU）和魏兹曼科学研究所的联合研究团队对“靶向记忆再激活“的办法来进行了创新，即在睡眠期间，利用嗅觉的独特功能，通过有明确的目的性的记忆激活来促进记忆整合。
研究第一作者、魏兹曼科学研究所神经生物学系博士生Ella Bar解释说：“我们大家都知道，睡眠时大脑会发生记忆巩固的过程。对于长期记忆的储存，信息逐渐从海马体（新记忆的临时缓冲区）过渡到新大脑皮层。但这种过度是如何发生的仍然是一个未解之谜。”
该研究通讯作者、TAU神经科学学院Yuval Nir教授补充道：“通过在睡眠期间只在大脑一侧触发记忆巩固过程，我们大家可以比较大脑两半球之间的活动，并分离出与记忆重新激活相对应的特定活动。”
Bar说：“除了促进基本的科学理解，我们大家都希望在未来这种方法也能应用于临床。例如，创伤后应激障碍（PTSD）患者在回忆创伤时右半球表现出更高的活动，这可能与创伤的情感记忆有关。 我们开发的这项新技术可能会在睡眠过程中影响这部分记忆，并减少伴随回忆创伤记忆所来的情绪压力。此外，这种方法还可以进一步用于协助中风后单侧脑损伤的康复治疗。”
靶向记忆再激活已经在很多记忆任务中得到了很好的实现。对于外部因素而言，尽管气味和声音都是有效的刺激因素，但显然前者比后者更具优势，因为它很少会唤醒睡眠中的参与者。此外，气味是记忆的有力线索，可能是由于嗅觉皮层直接投射到海马体。
在这项研究中，研究人员通过单鼻孔嗅觉刺激在睡眠中进行局部靶向记忆再激活，以测试其如何影响记忆和相应的区域性睡眠振荡。
已知与个体左侧位置相关的记忆大多储存在右脑半球中，反之亦然。
首先，他们测试了空间记忆任务是否在记忆编码过程中引起大脑的侧化活动。
研究人员让参与者暴露在玫瑰花的香味中，并要求他们记住出现在电脑屏幕左边或右边单词的位置。接下来，他们检查了参与者任务学习期间的脑电图是否显示了学习过程中的侧化活动及其动力学。
图片来自：《Current Biology》
然后收集了30名受试者（参与对照实验）的脑电图数据，并确定他们记住了在六轮学习中重复出现的32个单词的位置关联。
然后，让他们在实验室小睡两个半小时。在参与者NREM睡眠中，研究人员再次给予玫瑰香味，但这次只通过单个鼻孔。
图片来自：《Current Biology》
通过“单鼻孔”气味刺激，研究人员重新激活和增强了储存在特定大脑半球中的特定记忆。
研究团队还用脑电图记录了参与者睡眠期间的脑电活动。结果显示，“单鼻孔”玫瑰香味刺激导致两半球不同的睡眠波。接受气味的大脑半球在睡眠中显示出更强记忆巩固的电信号。
最后，在所有测试中最重要的一项测试中，参与者在醒来后被要求进行第二次记忆测试，测试他们在入睡前接触过的单词。
在没有背景气味的情况下，学习后睡眠时单侧嗅觉刺激对记忆能力和皮层睡眠振荡没有影响。
图片来自：《Current Biology》
Bar说：“受试者对受气味影响一侧单词的记忆明显好于对另一侧。”。
她总结说：“我们的研究结果强调，记忆巩固过程可以被气味等外部因素加强。通过使用嗅觉途径的特殊结构，记忆可以在大脑一侧以局部方式被操纵。我们的发现表明，记忆巩固可能涉及到海马体和大脑皮层特定区域之间的‘夜间对话’。”
参考文献：
Local Targeted Memory Reactivation in Human Sleep
DOI：10.1016/j.cub.2020.01.091
