操控睡眠的机制被发现 为治疗与抑郁症相关的睡眠障碍提供靶点

“白天很累，想睡个好觉，却总是半夜醒来”“心里有事，睡不安稳”“白天过得轻松愉快，晚上拥有一夜好眠”“睡了又像没睡，感觉大脑一直在工作”......

不少网友可能都有过类似的睡眠经历。这或许说明，睡眠并不是简单的“关机休息”，白天发生过的事情可能会在夜里被大脑重新“调取”，并悄悄改变我们的睡眠状态。

近日，清华大学生命科学学院、清华-IDG/麦戈文脑科学研究院钟毅教授课题组与北京智源人工智能研究院雷博团队联合发表的最新研究成果首次证实：睡眠中的记忆重激活可以主动调控睡眠状态，记忆也会反过来影响睡眠。

相关研究成果以《记忆重激活介导经历依赖的适应性睡眠调节》“Memory Reactivation Underlies Experience-Dependent Adaptive Regulation of Sleep”为题，在线发表于《科学》(Science)。

Science网站论文截图

相关学者同期在Science上发表评述，特别提到：“这项研究证实了记忆与睡眠之间存在双向调控机制，记忆印迹细胞或成为与抑郁症相关的睡眠障碍的潜在治疗靶点。”

01

睡着了≠大脑“关机”

它仍在重新激活并整理白天的经历

人们通常把记忆比作大脑中的“档案柜”：经历被存放起来，日后需要时再被调取。

近年来，越来越多研究提示，记忆并不只负责回忆。它还可能帮助大脑根据过往经验，调整免疫、情绪、进食、体温等生理状态。

基于此，研究团队打破学术界“睡眠单向促进记忆巩固”的传统认知，开启反向追问：当白天的记忆在睡眠中被重新激活时，大脑是否会根据记忆“量身定制”我们的睡眠？

一个睡眠周期，通常被分为两个阶段：非快速眼动睡眠期（NREM）、快速眼动睡眠期（REM）。所谓“记忆重激活”，可以被形容为一档在大脑中展开的“夜谈”节目：大脑在安静休息或睡眠时（尤其非快速眼动睡眠期），海马体（负责记忆的关键脑区）产生特殊脑电波，这通常被认为是记忆巩固的黄金窗口，此时大脑会像“回放电影”一样，重新激活并整理白天的经历，把短期记忆转化为长期记忆。

来源：央视新闻

02

睡得稀碎？

可能是负向记忆在拉响“警报器”

日常生活中，压力大、受惊吓、白天经历不愉快之后，睡眠常常会变浅、变碎。针对该情况，研究团队从神经机制层面给出一个新解释：负向记忆在睡眠中被重新激活时，可能会推动睡眠从非快速眼动状态转向觉醒状态，让睡眠连续性下降。

研究团队首先监测了小鼠在恐惧经历后的睡眠结构变化。结果显示，负向经历之后，小鼠的非快速眼动睡眠转入觉醒状态的转换概率及转换次数大幅增加，非快速眼动睡眠平均片段长度变短。

当研究人员在睡眠期间通过声音线索诱导相关记忆重激活时，小鼠也会随之醒来。而当记忆形成或记忆重激活被特异性阻断后，这些睡眠变化则随之消失。

这说明，睡眠被打断并不是偶然发生的，而是依赖于记忆过程。

团队进一步结合双光子在体成像技术与脑电、肌电（EEG/EMG）记录，在单细胞分辨率下追踪小鼠基底外侧杏仁核中的记忆细胞活动。

双光子在体成像结合EEG/EMG记录揭示记忆响应细胞活动对觉醒的预测性

可以把这类细胞理解为记录某段经历的“记忆痕迹”。研究发现，在负向记忆形成后，这些细胞会在非快速眼动睡眠中自发重新活跃，而且它们的活动与觉醒事件高度相关。

换句话说，白天留下的危险记忆，到了夜里仍可能被大脑重新“点亮”。这种点亮像一个警报信号，让睡眠中的大脑更容易醒来。

最值得一提的是，为了更精准地识别这种与记忆重激活相关的睡眠特征，团队开发了一种基于人工智能的脑电编解码模型，充当“神经信号翻译员”的角色，帮助团队从复杂的睡眠信号中识别记忆重激活留下的痕迹，成功区分出“记忆重激活睡眠”与“非记忆重激活睡眠”。

03

正向记忆会助你“一夜好眠”吗？

开心过好每一天，或许真的很重要！

如果负向记忆像夜间警报，那么正向记忆会对睡眠产生怎样的影响？

研究团队发现，与负向记忆引发觉醒相反，正向记忆重激活展现出了全然不同的作用。实验表明，激活正向记忆印迹细胞，会促进、维持非快速眼动睡眠，减少觉醒次数，延长睡眠片段。即使在随机噪声刺激下，正向记忆重激活也能削弱噪声诱发的觉醒，表现出明显的睡眠保护效应。

正向记忆重激活对睡眠的促进作用及其背后迥异的投射模式

这种截然相反的调节作用背后是怎样的环路机制？研究团队对记忆印迹细胞与睡眠觉醒调控脑区的结构与功能连接进行了探索。结果表明，不同情绪效价的记忆印迹细胞连接着不同的睡眠-觉醒调控脑区：正向记忆印迹细胞更倾向于投射到促进非快速眼动睡眠的脑区；负向记忆印迹细胞则更强地连接到促进觉醒的脑区。

也就是说，大脑并不是简单地“重播”记忆，而是根据记忆的情绪属性，调用不同的下游通路，从而灵活塑造睡眠结构。

04

为什么压力大会睡不好？

揭示慢性压力导致睡眠障碍的核心原因

压力大、心情差、睡不好怎么办？慢性压力导致睡眠障碍的核心原因是什么？研究团队将这一发现拓展至慢性压力导致的病理性睡眠障碍机制解析中。

在慢性束缚应激引发的抑郁样小鼠模型中，小鼠表现出典型的睡眠碎片化问题。记录显示，束缚记忆的印迹细胞在非快速眼动睡眠中反复自发重激活，并与频繁觉醒高度相关。

抑制压力记忆印迹细胞挽救抑郁样模型中的睡眠碎片化问题

更关键的是，当研究人员在睡眠期间靶向抑制这些压力记忆印迹细胞时，小鼠的睡眠碎片化被明显挽救，全脑睡眠环路的异常活动也得到纠正。

该结果表明，睡眠中负向记忆的重激活是慢性压力导致睡眠障碍的关键机制。

这一发现为理解抑郁症等精神疾病伴随的睡眠障碍提供了全新视角，也为未来探索睡眠障碍干预策略提供了新方向。

05

“追忆”到底

探索“如何被记住，为何被遗忘”

该研究打破了学术界长久以来“睡眠单向促进记忆巩固”的传统观念，首次证实睡眠中的记忆重激活可以主动调控睡眠状态，并进一步论证了记忆的重要功能：记忆并不只是大脑中的“过去记录”，它还可能是一套帮助机体面向未来的调节系统。

记忆重激活介导的适应性睡眠调控模型

近年来，钟毅课题组围绕记忆印迹、主动遗忘、记忆与睡眠等方向取得系列进展，不仅加深了人们对学习记忆本质的理解，也为认识记忆障碍、睡眠紊乱等问题提供了新的科学线索。

2009年10月，钟毅课题组在《细胞》(Cell)上发表研究论文，就“为什么间隔学习比集中学习更容易形成长期记忆”给出了全新解读；2010年2月，团队发表在《细胞》(Cell)上的另一项研究则提出，遗忘是大脑主动调控的过程，相关研究成果在短期记忆遗忘的分子机制方面取得了突破性进展。

此后，该团队把记忆研究推进到细胞层面。

2022年4月，团队进一步发现记忆形成后会受到后续经历的影响，奖励会让相关记忆更容易被唤起，而压力则会妨碍记忆的唤醒，相关研究成果在《美国国家科学院院刊》(PNAS)正式发表。2024年12月，团队研究成果指出，旧记忆并不是像回放那样被原封不动地再现出来，旧记忆每被唤起一次都有可能在海马体中被重新整理，相关研究成果发表在《神经元》(Neuron)上。2026年2月，团队在《神经元》(Neuron)上再度发表成果，证实有些记忆之所以被大脑遗忘是大脑主动调控了它们的提取过程，并非是由于自然淡化。

团队合影

清华大学生命科学学院博士生于梦菡为论文第一作者，清华大学生命科学学院博士生王骏杰、翟紫含、黄若奕为共同第二作者。北京智源人工智能研究院雷博研究员与清华大学生命科学学院、清华-IDG/麦戈文脑科学研究院钟毅教授为共同通讯作者。此外，范国藩、苏晓雅、牛艺钧、朱浩辰、陈嘉仪、姜一茗、张恬等也为该研究作出重要贡献。该研究得到国家自然科学基金、科技创新2030“脑计划”重大项目以及清华-北大生命科学联合中心等支持。（原标题：到底谁在操控你的睡眠？清华团队新发现  作者：清华大学生命科学学院 陈韩梅 周禹峥 鸣谢 刘帆）