快速眼動睡眠(REM/rapid eye movement sleep)是哺乳動物睡眠過程中的一個奇特狀態(tài)，在該睡眠模式下眼球會快速的向不同方向運動。在該過程下我們的身體，除了視網(wǎng)膜在做體操之外，背后還有什么隱藏的活動呢？之前的研究就通過在REM模式下我們會做夢證明了該階段的腦部活動十分強烈，該階段與強化學(xué)習(xí)和記憶功能也有相關(guān)的關(guān)系。但一直以來，我們的大腦在該模式下是如何將零碎的記憶固化到我們的大腦中的具體方式也未被探明。
最近發(fā)表在Nature Neuroscience的一篇論文解釋了REM睡眠模式的相關(guān)秘密。來自紐約大學(xué)醫(yī)科院的研究人員發(fā)現(xiàn)，腦部的部分神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在REM模式下會被修正，而另一些連接則會得到強化。換句話說，大腦以時序方式選擇對應(yīng)的結(jié)構(gòu)來強化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接，最終形成長期記憶。
而上述的神經(jīng)結(jié)構(gòu)被稱為樹突集(dendritic spines)，該結(jié)構(gòu)位于神經(jīng)突觸的某個分支之上，該突觸分支結(jié)構(gòu)能夠接收來自其他神經(jīng)元的脈沖信號，然后將信號傳遞給自身神經(jīng)元。
這種刺狀突起并非是某種永久性結(jié)構(gòu)，反會隨著不同的連接變化而成長、縮退或者干脆直接消失。而這種變化的優(yōu)先順序是十分重要的，否則我們可能無法吸收每天產(chǎn)生的記憶信息。先前的研究者發(fā)現(xiàn)大約每天我們的神經(jīng)元的十分之一左右會生成新生突觸分支，而隨著時間的推移這些突觸分支會保持他們的結(jié)構(gòu)狀態(tài)(消失的就是我永遠沒背下來的單詞么)
為了研究REM睡眠模式下的功能和相關(guān)隱藏機制，研究人員培育了一批用于激勵學(xué)習(xí)某種運動任務(wù)的小白鼠們，然后檢查他們的初級運動皮層的突觸后神經(jīng)元的樹突棘。其中一些小老鼠們被強制失去整夜的睡眠，或者REM睡眠，以此來對比有無REM狀態(tài)對腦部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響。
有幸被選擇能夠每天睡安穩(wěn)覺，并且腦部活動在周期性的REM模式下影響的小老鼠的突觸棘的變化模式要顯著于那些被喪心病狂的實驗者折磨的無法保證睡眠的小老鼠。而這種顯著的區(qū)別經(jīng)限于新生的樹突棘
。而對應(yīng)的早期生成的樹突棘也隨REM的周期發(fā)生相應(yīng)的修整和強化，顯然REM是一個決定性的因素。
當然，我們的研究人員也研究了在不同年齡段的小老鼠，他們的樹突棘的變化模式，而他們發(fā)現(xiàn)在青少年階段樹突棘的修正頻繁發(fā)生；而成年后該過程仍然會出現(xiàn)，但是沒有之前那么頻繁了。而沒有REM睡眠的話，那些棘狀分支便不再成長。
這些研究結(jié)果與之前的發(fā)現(xiàn)不謀而合，在人類身上，REM睡眠被剝奪的話對認知行為的構(gòu)建十分不利，這也是為什么醫(yī)生總讓年輕人好好睡覺。而成年之后REM睡眠被剝奪也會導(dǎo)致行為異常和情緒波動。
而神經(jīng)元的鈣通道看來也起著相當重要的作用，特別是對于棘狀分支的修剪和強化過程。在SEM睡眠過程中提供鈣元素能夠啟動該過程，而一旦鈣通道被阻塞則會導(dǎo)致相應(yīng)的棘狀分支的修整無法進行。
對于該現(xiàn)象的研究還需要進一步進行，來研究REM睡眠是否在不同的大腦皮層和腦神經(jīng)區(qū)域同樣具備對突觸的調(diào)節(jié)和生長具有相關(guān)的影響。
