睡眠中的瞳孔大小揭示記憶如何分類與保存

新華社北京1月8日電　美國一項新研究發現，瞳孔變化是理解大腦如何形成強大且持久記憶的關鍵。研究顯示，當瞳孔在非快速眼動睡眠階段的某個亞階段收縮時，大腦會重新激活並鞏固新記憶；而當瞳孔擴張時，舊記憶則被重放和整合。這一發現或爲人工神經網絡優化提供新思路。

儘管睡眠與記憶的關係早已被證實，其背後的神經機制仍不完全清楚。研究通常分爲兩類：一是提升人類睡眠中記憶保留能力的研究，二是針對齧齒動物的細胞層面機制研究。然而，由於人類和齧齒動物睡眠結構存在差異，這兩類研究難以整合。一方面，齧齒動物的睡眠結構相對簡單，由快速眼動睡眠（夢境發生階段）和非快速眼動睡眠組成，後者是基本不做夢的深度睡眠；而人類的非快速眼動睡眠更爲複雜，細分爲四個階段，科學家懷疑其中最深階段是大腦篩選和組織記憶的關鍵時期。

康奈爾大學研究人員通過實驗證實了記憶鞏固的精細機制。他們在一個月的時間裡訓練一組小鼠完成各種任務，例如在迷宮中收集水或餅乾獎勵。隨後，這些小鼠被裝上大腦電極和微型眼球追蹤攝像頭，以追蹤它們瞳孔的動態變化。在學習新任務一天後，當老鼠進入睡眠狀態，電極記錄了它們的神經活動，攝像頭則記錄了瞳孔的變化。研究結果顯示，小鼠在非快速眼動睡眠的細分階段表現出更多樣化的時間結構，這種結構與人類似。

研究人員發現，小鼠在非快速眼動睡眠的某個亞階段，瞳孔縮小時，新記憶被重新激活和鞏固，且已有知識不會被削弱；而在瞳孔擴張階段，舊記憶則被重放，以進一步整合到記憶網絡中。這種精確的時間分離功能，可以避免“災難性遺忘”，即在鞏固新記憶時抹去舊記憶的現象。

該研究表明，大腦通過細緻的時間尺度將新舊記憶分開，這種機制使得生物大腦能夠以有限資源實現卓越的記憶能力，爲人工智能領域的神經網絡優化提供了重要啓發。

相關論文已發表在英國《自然》雜誌上。（完）