為什么白天經(jīng)歷壓力或危險后，夜晚常常睡得更淺、更容易驚醒？為什么愉快經(jīng)歷之后，睡眠又可能更穩(wěn)定、更不易被外界打斷？大腦究竟是通過什么神經(jīng)機制，實現(xiàn)針對性地基于白天的經(jīng)歷調節(jié)夜晚的睡眠？長期以來，睡眠對記憶鞏固的關鍵作用已成為普遍共識【1, 2】。白天形成的記憶在睡眠中再次重現(xiàn)，通過自發(fā)的記憶重激活（memory reactivation）的方式鞏固記憶【3】。那么，是否是睡眠中的記憶活動在根據(jù)白天的經(jīng)歷“量身定制”我們的睡眠？這在細胞水平是如何實現(xiàn)的？

2026年6月4日，北京智源人工智能研究院雷博團隊與清華大學生命科學學院、清華-IDG麥戈文腦科學研究院鐘毅課題組合作在Science發(fā)表研究論文Memory reactivation underlies experience- dependent adaptive regulation of sleep，揭示了睡眠中記憶重激活調控睡眠動態(tài)的神經(jīng)機制。研究表明，記憶不僅是睡眠加工和鞏固的對象，睡眠中記憶的重激活，是大腦根據(jù)近期經(jīng)歷“定制”睡眠狀態(tài)的重要神經(jīng)基礎。

長期以來，睡眠中的“記憶重放”被理解為一種服務于記憶鞏固的神經(jīng)活動，大腦在睡眠中通過對記憶的重激活實現(xiàn)復習白天習得的信息，幫助記憶從短期存儲轉移到長期存儲。但這項新研究提出了一個更顛覆性的問題：如果記憶重激活不只是被動的信息整理，而是在主動塑造睡眠本身呢？

研究發(fā)現(xiàn)，小鼠在經(jīng)歷負向記憶學習后，睡眠會出現(xiàn)明顯的碎片化——非快速眼動睡眠（NREM）頻繁被覺醒打斷，每次睡眠持續(xù)時間也顯著縮短。當研究者在睡眠中通過聲音線索定向誘導相關記憶重激活時，覺醒同樣隨之發(fā)生。而一旦特異性阻斷記憶的形成或重激活，上述睡眠變化便全部消失。這說明，睡眠改變的根源不在于恐懼體驗本身，而在于睡眠中重新激活的記憶。

為了在神經(jīng)元層面看清這一過程，研究團隊將雙光子成像與睡眠腦電記錄相結合，并自主開發(fā)了一套基于人工智能的腦電—鈣活動統(tǒng)一編解碼模型，實時追蹤基底外側杏仁核（BLA）中記憶痕跡細胞在睡眠中的自發(fā)活動。結果顯示，負向記憶學習后，編碼這段記憶的痕跡細胞在NREM睡眠中自發(fā)重激活，并且與覺醒事件的發(fā)生高度相關，其活動模式在腦電信號上也留下了可被人工智能模型訓練識別的獨特印記，表明了記憶重激活可能存在對睡眠狀態(tài)的潛在影響。更重要的是，研究從因果層面確認了這一關系——抑制BLA記憶痕跡細胞，可以完全阻斷記憶重激活引發(fā)的覺醒；而直接激活這些細胞，則足以在穩(wěn)定的睡眠中人為觸發(fā)覺醒。這種效應還具有高度的特異性：只有編碼了負向記憶的痕跡細胞才能做到這一點，激活與中性情境相關的神經(jīng)元或隨機激活一群BLA神經(jīng)元并不會產(chǎn)生相同結果。

圖1 雙光子成像結合睡眠記錄揭示記憶重激活改變睡眠狀態(tài)

故事并沒有止步于杏仁核。研究團隊進一步揭示了記憶調節(jié)睡眠的層級結構。海馬體，大腦中負責情境記憶編碼的關鍵腦區(qū)，是這一過程的上游觸發(fā)器，位于海馬體的記憶痕跡細胞重激活協(xié)調BLA記憶痕跡細胞的活動，將記憶活動轉化為睡眠調控信號。由此，一條清晰的回路浮現(xiàn)出來：“海馬體—杏仁核”記憶痕跡網(wǎng)絡，是記憶調節(jié)睡眠的核心通路。

有意思的是，不同情緒色彩的記憶，對睡眠的影響截然不同。研究發(fā)現(xiàn)，正向記憶痕跡細胞的重激活效果與負性記憶相反：NREM睡眠變得更穩(wěn)固，覺醒次數(shù)減少，每次睡眠持續(xù)的時間延長。在外界噪聲干擾的條件下，激活正向記憶痕跡細胞還能夠顯著削弱噪聲誘發(fā)的覺醒，表現(xiàn)出一種主動的睡眠保護效應——就好像正向記憶為大腦筑起了一道隔離外界干擾的屏障。

這種正負記憶對睡眠的雙向調控并非偶然，而是根植于不同記憶痕跡細胞與睡眠調節(jié)回路之間的差異性連接。研究發(fā)現(xiàn)，正向記憶痕跡細胞優(yōu)先向促進NREM睡眠的腦區(qū)投射，而負向記憶痕跡細胞則更強地連接促進覺醒的腦區(qū)，其重激活還伴隨著促覺醒神經(jīng)遞質去甲腎上腺素在前額葉皮層的升高。大腦不只是儲存了經(jīng)歷，它還根據(jù)這些經(jīng)歷的情感色彩，提前布好了通往不同睡眠狀態(tài)的專屬線路。當記憶在夜間被重新喚醒，相應的線路便隨之激活，將昨日的經(jīng)歷悄然轉化為今晚的睡與醒。

圖2 激活正向記憶保護睡眠免受干擾

這一機制在病理情境下同樣成立。在慢性壓力誘發(fā)抑郁樣行為的小鼠模型中，睡眠碎片化與壓力相關記憶痕跡細胞的睡眠期重激活密切相關，且這種關聯(lián)隨壓力持續(xù)時間的延長而不斷加深。而靶向抑制這些記憶痕跡細胞，可以顯著改善慢性壓力小鼠睡眠碎片化的問題，并糾正全腦睡眠回路的功能異常。這提示，記憶痕跡細胞不只是理解應激相關睡眠障礙機制的新視角，也有望成為未來精準干預的潛在靶點。

這項研究打破了“睡眠單向促進記憶鞏固”的傳統(tǒng)認識，揭示了記憶活動反向調控睡眠的神經(jīng)機制。它表明，記憶不只是睡眠的受益者，它同時也是睡眠的塑造者。每一晚的睡眠，都帶著當天經(jīng)歷的印記；而大腦，正是用這種方式，在夜深人靜時，悄悄地為第二天的生存做著準備。

圖3 記憶重激活介導的適應性睡眠調控模型

清華大學生命科學學院博士生于夢菡為本文第一作者，清華大學生命科學學院博士生王駿杰、翟紫含、黃若奕為本文的共同第二作者。北京智源人工智能研究院雷博研究員與清華大學生命科學學院、IDG/麥戈文腦科學研究院鐘毅教授為論文的共同通訊作者。此外，范國藩、蘇曉雅、牛藝鈞、朱浩辰、陳嘉儀、姜一茗、張?zhí)竦纫矠楸狙芯孔龀隽酥匾暙I。

https://doi.org/10.1126/science.aed8630

制版人： 十一

學術合作組織

（*排名不分先后）

戰(zhàn)略合作伙伴

（*排名不分先后）

轉載須知

【非原創(chuàng)文章】本文著作權歸文章作者所有，歡迎個人轉發(fā)分享，未經(jīng)作者的允許禁止轉載，作者擁有所有法定權利，違者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

點擊主頁推薦活動

關注更多最新活動！