睡眠对于身体和心灵的恢复至关重要。这是记忆扎根和大脑处理一天经历的时间。尽管睡眠与记忆巩固之间的联系已得到充分记录，但西北大学医学院的研究人员在这一复杂过程中发现了一个令人惊讶的因素：呼吸。
通常被视为自动功能的呼吸实际上通过与海马区脑电波的互动来协调记忆巩固，这些脑电波是记忆存储中至关重要的有节奏的电信活动。这一发现揭示了我们呼吸的时间与这些脑电波在睡眠期间同步之间的一个引人入胜的联系。据研究作者称，这种联系类似于指挥家指挥交响乐团。
呼吸：脑电波的指挥家
在西北大学费因伯格医学院进行的这项新研究确定了呼吸节奏与三种关键海马区脑电波之间的直接联系：慢波、纺锤波和涟漪波。这些振荡以前被认为随机发生，现在已知它们会与呼吸周期中的特定点同步。
“为了加强记忆，三种特殊的神经振荡在睡眠期间出现并在海马区同步，但人们认为它们随机出现，”该研究的资深作者克里斯蒂娜·泽拉诺教授解释说，“我们发现它们是由呼吸节奏协调的。”
揭开记忆巩固之谜
记忆巩固是指大脑如何加强和组织白天的信息，这一直令科学家们着迷。该研究的合著者安德鲁·谢里夫是克里斯蒂娜·泽拉诺实验室的一名博士后学生，他指出，这项研究揭示了记忆存储中一个关键但被忽视的方面：呼吸的作用。
“记忆巩固依赖于睡眠期间脑电波的协调，而我们发现这个过程紧密地由呼吸定时，”谢里夫说。海马区是大脑中负责记忆和空间导航的关键部分。它利用这些振荡重播和组织白天的经历。谢里夫将其活动与其个人体验联系起来，即熟悉新城市的导航。
“海马区在形成新区域的地图中起主要作用。我会醒来并感到自己对周围城市的表征更好了。这得益于我在睡眠期间发生的振荡，我们发现这些振荡是由呼吸协调的，”谢里夫说。
呼吸障碍的影响
这些发现对患有睡眠呼吸障碍（如睡眠呼吸暂停）的人具有重要意义。睡眠期间呼吸节奏的中断与记忆力下降有关，并可能增加神经退行性疾病的风险。
“当你缺乏睡眠时，你的大脑会受损，认知能力会下降，你会变得模糊不清，”谢里夫说，“我们还知道，睡眠呼吸障碍与中风、痴呆和神经退行性疾病有关。” 这项研究强调了寻求治疗睡眠呼吸障碍的重要性。
“如果你听某人呼吸，你可能会判断他们是否在睡觉，因为你在睡觉时的呼吸节奏不同，”谢里夫说，“其中一个原因可能是呼吸正在执行一项精细的任务：协调与记忆相关的脑电波。”
记忆与睡眠的联系
睡眠与记忆之间的联系几个世纪以来一直让学者们着迷。古罗马学者昆体良曾观察到：“一夜之间的间隔会大大增强记忆的力量。”
这一现象现在被称为记忆巩固，是一个涉及海马区振荡的精心调谐的过程，现代科学已经开始解开其中的奥秘。
“当你在睡觉时，你的大脑会积极地重播你白天的经历，”谢里夫解释说。这种重播由呼吸节奏协调，加强了神经连接，强化了学习。
重视睡眠健康
这项研究是对那些经历睡眠中断的人的警钟。睡眠中的正常呼吸不仅对身体健康至关重要，也是维持认知表现的关键。
睡眠呼吸障碍，如睡眠呼吸暂停，会破坏记忆巩固所需的节奏，并增加阿尔茨海默病、痴呆和中风等神经退行性疾病的风险。
睡眠科学
这项名为“呼吸协调人类海马区睡眠振荡同步化”的研究是西北大学科学家们的合作成果。研究团队包括周光宇、贾斯汀·摩根塔勒、克里斯托弗·西尔、凯瑟琳娜·K·豪纳、马哈茂德·奥米德贝吉、约书亚·罗森诺、斯特凡·舒勒和格雷戈里·莱恩。这些发现标志着对记忆巩固隐藏机制的理解迈出了重要一步。
随着科学继续揭示睡眠、呼吸和记忆之间的复杂相互作用，这项研究提醒我们，看似简单的生理过程对我们的认知健康有着深远的影响。
该研究全文发表在《美国国家科学院院刊》上。
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