香港大学胡晓晴教授作“睡眠中的记忆调控:应用和机制”主题报告

2022年9月2-4日,中国睡眠研究会第十四届全国学术年会在四川省成都市环球中心召开。香港大学心理学系助理教授、脑与认知科学国家重点实验室首席研究员胡晓晴教授在大会上作了”睡眠中的记忆调控:应用和机制”的主题报告。报告开始,胡晓晴教授回顾了近些年记忆的研究从存储及提取到记忆修改及遗忘的重要进展,提出了记忆的调控具有适应性功能以及对经历创伤后的心理复原力具有显著影响,随后着重讲解了如何在睡眠状态中利用Targeted memory reactivation (TMR) 对特定记忆进行调控和干预,由以下几个方面展开介绍:一、TMR对空间记忆和程序记忆的调控,二、TMR对记忆遗忘的调控,三、TMR的应用前景,四、总结与展望。

一、TMR对空间记忆和程序记忆的调控

胡晓晴教授首先通俗易懂的例子介绍了TMR,在清醒阶段的学习过程中给予被试者某种声音作为学习的线索,当进入睡眠阶段时,研究者再次播放相同的线索,因为在此前建立了线索与学习的联系,所以可以激活被试者清醒阶段的学习内容,清醒后进行记忆测试检测记忆线索的激活效果。随后介绍了基于TMR范式的两个开创性实验:空间记忆和程序记忆。

图1:TMR示意图

空间记忆的研究是基于嗅觉刺激,白天时被试者在电脑屏幕前进行空间的学习任务,同时播放一个嗅觉片段,在其进入睡眠阶段时重新播放嗅觉片段以此激活白天的空间记忆,研究者发现第二天被试者空间记忆得到提升。同时,胡晓晴教授指出,当嗅觉刺激给到慢波睡眠阶段时记忆会有显著的作用,而在清醒阶段和快速眼动睡眠期却没有效果。

对于程序记忆的研究,被试者在白天需要完成类似弹钢琴任务,完成会播放相应音频,在被试者进入睡眠阶段播放相同旋律片段,第二天被试者按键的准确性和速度有显著的提升,这个实验发现TMR在睡眠中可以增强程序性的记忆。

图2:空间记忆实验

图3:程序记忆实验

二、TMR对记忆遗忘的调控

胡晓晴教授提出,对于记忆的遗忘也是同等重要的。他介绍了我国研究者在睡眠状态下利用fear Conditioned范式精确性地消退恐惧记忆的研究,即在被试者fear Conditioned状态下给一个特定的声音片段,在被试者进入深睡眠阶段重新播放音频,研究发现被试者可以对恐惧反应成功进行消退。这个研究告诉我们,在睡眠中可以达到记忆巩固的效果,同时也可以帮助人们遗忘或者消退一些不良的记忆如恐惧、应激创伤障碍等。

图4:记忆遗忘研究

三、TMR的应用前景

从以上的研究我们可以进一步感受到标靶记忆再激活在现实生活中有很多应用前景,这些应用也被世界各国的研究者敏锐地捕捉到。胡晓晴教授分享了在心理学权威杂志上的一篇研究,比较了不同的睡眠记忆调控手段的应用前景,从增强认知、帮助临床病人康复、心理治疗、老龄化、健康行为等方面比较Sleep hygiene、Brain stimulation、TMR以及Hypnosis的性能,结果显示,TMR的评分较高,具有无创且可以灵活与其他学习记忆范式结合的优点。

图5:TMR应用前景

出于对TMR应用效率和适用范围的考虑,胡晓晴教授对TMR睡眠领域近二十年的研究成果进行荟萃分析,可以看到,TMR在慢波睡眠阶段对记忆的调控作用最为显著,同时对于程序性学习、直述性记忆具有显著的提升。

图6:不同学习类型效果

为了达到应用和转化的目的,胡晓晴教授指出理解记忆在睡眠中达到激活的神经机制的必要性。在前人的研究上目前得出的观点是,记忆在睡眠中得到巩固,需要不同脑区,不同频率神经振荡的精准耦合,涉及到额叶慢波震荡、丘脑纺锤波和海马的高频涟漪波三者的耦合。神经机制的研究结果为记忆的干预提供了相应的靶点。

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图7:TMR神经机制

紧接着,胡晓晴教授也展示了他们课题组在记忆调控这方面所做的尝试,他们发现,在TMR中学习巩固效果更好的人的记忆线索往往出现在慢波震荡特定的相位。除此之外,胡晓晴教授课题组通过进一步分析,发现需要诱发更大的Delta能量才能够达到比较好的记忆激活效果。最近胡晓晴教授课题组也做了关于睡眠中记忆调控的其他策略的进一步探索,利用情绪联系学习的范式,让被试在睡眠中更新白天学习到的不良情绪的记忆,研究再次发现,白天情绪学习诱发的Delta波能量越大,情绪改善效果越好。结合以上国内外的各项研究,胡晓晴教授指出,在睡眠中进行记忆的调控是可行的,但是有一定的条件限制,比如需要在慢波睡眠的特定阶段进行调控,以及诱发Delta波达到一定能量。

图8:情绪联系学习

四、总结与展望

最后,胡晓晴教授总结,在睡眠中不仅可以进行记忆的存储,对记忆的调控从个人层面可以帮助我们深入了解人的认知以及情感的机制,从社会层面也可以不断提升国民的身心健康。

胡晓晴,现任香港大学心理学系助理教授、脑与认知科学国家重点实验室首席研究员。2014年获得西北大学心理学系脑、行为与认知专业博士学位,2014-2016年获得德克萨斯大学奥斯汀分校心理系博士后研究员。他重点研究睡眠、记忆、情绪和社会决策间的关系,,以及如何调控睡眠中的记忆。胡晓晴教授在《科学》、《心理学通报》、《心理科学》、《睡眠研究杂志》等期刊上发表了30多篇同行评论研究论文。


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