老年人健忘与睡眠中的大脑节律紊乱有关 | Neuron 论文推荐

本研究有望帮助老人恢复学习能力

来源 NPR

翻译 小勺

审校 卓思琪

老年人健忘，可能是因为大脑在夜间失去了节律。

一个研究小组在 Neuron 杂志上报道：深度睡眠时脑电波之间的协调协助记忆更新，而老年人的该协调能力降低，从而导致记忆力下降。（论文信息见文末）

“这就像一个鼓手漏掉了一拍节奏，”论文的作者 Matt Walker 教授说道，“随着年龄的增长，大脑渐渐的无法有效协调脑电波了。”

这一发现给了一个存在已久问题的问题答案：对于没有阿尔茨海默氏症或其他脑部疾病的人来说，衰老会对记忆产生怎样的影响？

英国萨里大学的 Julie Seibt 教授表示，“这篇文章首次揭示了衰老而记忆力下降的分子机制。”

Seibt 还表示，为了证实这一发现，研究人员需要扰乱年轻大脑的节律，观察出现的记忆问题。 Walker 称，这项研究解释了睡眠中的大脑将短期记忆向长期记忆的转化的原理。“睡眠似乎是一种巧妙技巧，它帮助大脑接触的新事物植入神经系统的，而这其中的原理究竟是什么？”

为了寻找答案，Walker 和科学家小组让 20 个年轻人学习了 120 对单词。然后把电极安置在他们的头上，让他们睡觉。

这些电极帮助研究人员监视熟睡中大脑产生的电波。他们专注于快慢波之间的相互作用：慢波大约每秒钟出现 1 次；而快波（又称为睡眠纺锤波）每秒 12 次以上。

第二天早上，研究组测试了志愿者们还能记住多少个单词对。结果表明，志愿者的表现取决于他们熟睡中慢波和纺锤波的同步程度。

Walker 说：“当那两种脑电波完全吻合的时候，就是你完成记忆转换的时候——将大脑中的记忆从短期、脆弱的存储场所神奇而完美的转移到了更持久、安全、长期的存储点。“

接下来，研究小组对 32 名 60 和 70 多岁的人重复了这个实验。他们的脑电波在深度睡眠时不那么同步。他们第二天早上记得单词对的数量也减少。

”同年轻人的实验结果一样，老年人的记忆测试结果同样取决于他们的脑电波的保持节奏情况。“这项新研究的作者 Randolph Helfrich 说道。

”如果提前或延后50毫秒，那么大脑的存储机制就不起效了。” Helfrich 说。

此外，研究小组还发现了随着衰老而脑电波协调下降的可能原因：大脑中产生深度睡眠的区域萎缩。Walker 说，大脑萎缩程度越高，大脑节律会越少。

这是令人沮丧的发现，因为大脑的这一区域萎缩是衰老的正常趋势，而阿尔茨海默氏症患者的脑部畏缩可能更严重。但是，这项研究也表明，我们可以通过重新同步睡眠中大脑节律来改善受损的记忆。

其中一种方法是通过头皮施加电脉冲或磁脉冲。Helfrich 说：“这个想法的出发点是推动脑电波，让它们重新整合到一起。”Walker 已经计划实验这种方法来同步脑电波。

他说：“我们要做的就像一个节拍器，看看能否挽救老年人以及老年痴呆症患者在学习和记忆的能力。”

原文地址：

https://www.npr.org/sections/health-shots/2017/12/18/571120472/older-adults-forgetfulness-tied-to-faulty-brain-rhythms-in-sleep

【论文题目】Old Brains Come Uncoupled in Sleep: SlowWave-Spindle Synchrony, Brain Atrophy, and Forgetting

【作者】Matthew P. Walker, Bryce A. Mander, William J. Jagust, Robert T. Knight.

【DOI】 http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2017.11.020

【期刊】Neuron

【摘要】The coupled interaction between slow-waveoscillations and sleep spindles during non-rapid-eye-movement (NREM) sleep hasbeen proposed to support memory consolidation. However, little evidence inhumans supports this theory. Moreover, whether such dynamic coupling isimpaired as a consequence of brain aging in later life, contributing tocognitive and memory decline, is unknown. Combining electroencephalography(EEG), structural MRI, and sleep-dependent memory assessment, we addressedthese questions in cognitively normal young and older adults. Directionalcross-frequency coupling analyses demonstrated that the slow wave governs aprecise temporal coordination of sleep spindles, the quality of which predictsovernight memory retention. Moreover, selective atrophy within the medialfrontal cortex in older adults predicted a temporal dispersion of this slowwave-spindle coupling, impairing overnight memory consolidation and leading toforgetting. Prefrontal-dependent deficits in the spatiotemporal coordination ofNREM sleep oscillations therefore represent one pathway explaining age-relatedmemory decline.

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