圖片來源：Unsplash
撰文 | 西蒙·梅金（Simon Makin）
翻譯 | 趙歡
我們可以無需真正睡覺，就獲得“小憩”（power naps）帶來的記憶、學習和感知能力提升嗎？最近，發表於《科學》（Science）雜誌的一項研究表明，至少人類的一些靈長類近親可以做到這一點。研究人員發現，獼猴在經歷短時間的小憩（由於睡眠時間短，不會進入快速眼動睡眠）後，它們在視覺感知任務中的表現會有所提升。隨後，科學家選出一些一直處於清醒狀態的獼猴，用電刺激它們的腦部，以此模擬小憩時的腦部活動。他們在獼猴中人工誘匯出了小憩時的睡眠狀態，並成功復現了小憩帶來的益處。如果這種方法在人類中也有效果，未來或許可以用於增強人類的認知能力，以及治療睡眠障礙。
研究人員首先在一項任務中訓練了5只獼猴判斷影像的方向，並在間隔30分鐘之後又進行了第二次測試。在間隔期間，獼猴可以小憩或者休息。結果顯示，小憩後的獼猴在第二次測試中的表現會明顯更好一些。他們記錄了獼猴3個腦區中數千個神經元的活動，包括兩個視覺腦區和一個與決策相關的腦區。奇怪的是，他們發現在第二次任務中，小憩後的獼猴的神經元活動同步性反而比第一次任務更低。
“睡眠是一種同步化現象，神經元會同步活動。相比於睡覺前，在睡覺之後，神經元的同步性會降低，”該研究的資深作者、美國萊斯大學神經工程師瓦倫丁·德拉戈伊（Valentin Dragoi）表示，“這很讓人驚訝。”這種“去同步化”效應的強度和獼猴的表現提高呈正相關，這表明神經元彼此獨立放電可能是獼猴表現提升的關鍵。
大腦中的德爾塔波（δ波）會參與記憶的鞏固過程。獼猴在睡眠期間，大腦中主要是低頻的δ波。研究人員猜測，這種腦波或是獼猴表現力提升的真正原因。為驗證這一假設，他們重複了該實驗，不過並沒有讓獼猴入睡，而是用模擬δ波的低頻電訊號刺激了獼猴的一個視覺相關腦區。他們發現，這種刺激同樣能降低神經元的同步性，讓獼猴表現更好。
這些發現意味著，或許有望在無需睡覺的情況下，利用腦刺激提供小憩帶來的部分益處。加利福尼亞大學歐文分校的神經科學家薩拉·梅德尼克（Sara Mednick）主要研究午睡或小憩與工作表現的關係。她指出，關於靈長類動物的研究結果強烈表明“人工小憩”的效果也適用於人類。已有證據表明，在睡眠中對人腦進行電刺激對記憶有益。德拉戈伊提到，目前他們已經開始利用電極植入來刺激這些獼猴的大腦，並計劃在不久的將來在睡眠障礙患者中展開相關無創技術的試驗。他還補充道，“刺激不同腦區是否會讓人們更高效地完成一些特定任務？目前還尚未可知。”
本文選自《環球科學》5月刊“前沿”欄目。
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