睡眠不足,记忆力还有救吗?Nature:饿着

来源:量子位

萧箫 发自 凹非寺

量子位 报道 | 公众号 QbitAI

大半夜复习饿了,想要大吃一顿然后接着复习?

你的身体只会告诉你:想睡觉。

事实上,这与意志力无关,而是你「进化」的结果——吃饱要睡觉,是为了更好地巩固记忆。

来自Nature的最新研究表明,即使不吃东西,在饥饿状态下也能形成记忆;但如果吃饱了,就必须睡觉才能巩固记忆。

也就是说,只要吃了,就得睡上更多时间,否则记忆力就会变差。

而「饥饿」,则是判断记忆是否需要用睡眠来巩固的“电路开关”。

是不是听起来有点不敢相信?

科学家们已经拿果蝇做了个实验,证明了这一结论的存在,一起来看看。

果蝇:要是吃饱,就得睡好

通常认为,睡眠是巩固长期记忆的必要条件。

然而研究者们发现,饥饿的果蝇仍然可以巩固与食物有关的记忆,保存的记忆能力也与食物有关。

那么,在饥饿情况下,睡眠对于长期记忆是否可有可无?又或者说,在吃得饱的情况下,记忆会如何被巩固呢?

第一项实验,以琼脂(果蝇不吃)和蔗糖(果蝇的食物)作为实验对照组,用来测试果蝇在饥饿和吃饱的情况下,形成记忆是否需要更多的睡眠时间。

实验发现,果蝇在饥饿时,无论受不受训练(通过嗅觉反射训练,强制形成某种记忆),睡眠时间都没有明显变化。

但果蝇在吃饱之后,受训比未受训所需要的睡眠时间明显变多。

也就是说,吃饱了后,为了记忆某种东西,果蝇需要更多的时间来睡觉以加强记忆。这与我们的认知是无异的。

但这也说明,在饥饿状态下,果蝇并不需要更多的睡眠时间来巩固记忆。

接下来这项实验,则会在果蝇进行记忆、刚吃完东西后,剥夺它的睡眠时间,以测试吃饱了的果蝇,是否真的需要睡眠来加强记忆。

在P值<0.01(统计学上P值越小,表明测试结果越可信)的结果下,科学家们发现,吃饱的果蝇的确需要更多睡眠来形成记忆。

如上图所示,如果在训练(强制形成记忆)后,立即对吃饱的果蝇进行6小时的睡眠剥夺,会显著损伤它的长期记忆

说人话,就是吃饱了不睡,记忆力衰退。

相比之下,饿着肚子的果蝇,无论睡不睡,都不会对记忆产生太大的影响。(反正都已经饿着肚子,睡眠就显得没有那么重要了?)

那么,为什么在饥饿状态下,睡眠时间对果蝇的记忆效果没有影响?与之相反,吃饱却不睡觉的话,果蝇的记忆效果为何会大打折扣?

科学家们探索了一通果蝇用来记忆的神经元,找到了答案。

进食前后,记忆用的神经元不同

事实上,在饥饿和吃饱两种状态下,果蝇的记忆神经元活动大有不同。

科学家们对几种有明显变化的物质采取了排除法,发现在饥饿状态下,神经元产生的信号(图中蓝色)和在吃饱状态下,神经元产生的信号(图中红色),会对睡眠产生完全不同的影响。

神经元产生的信号不同(R35B12、R26E01),对细胞的影响就会非常大。一旦吃饱,神经元就会产生“想睡觉”的信号。

但在饥饿状态下,神经元反而不会产生这种信号。

科学家们进一步研究了果蝇的蘑菇体(昆虫脑部一个重要的中枢神经,对高级记忆等具有重要的调控作用)

研究发现,在吃饱时,果蝇的记忆由蘑菇体前后α’/β’神经元介导,而饥饿时的记忆则由蘑菇体中间的α’/β’神经元介导。

科学家们进一步剔除了果蝇体内负责参与性报偿的神经肽F(Neuropeptide F),这种物质有点像是“奖赏行为的分子标记”,发现没有神经肽F的饥饿果蝇,也会表现出与睡眠有关的记忆。

研究者们推测,由于吃东西反而会导致分解代谢废物的积累,从而产生能量需求,触发睡眠需求、以及依赖睡眠的记忆巩固。

这种睡眠依赖记忆所需要的神经回路,也会在记忆后促进睡眠,将睡眠和记忆结合起来。

所以记忆转换,也许并不需要实际的营养摄入,甜味就足够了。

睡眠时间与记忆力是否存在相关关系,还真得靠「饥饿」来决定。

听起来总觉得有点细思极恐……

那么,你觉得这项研究还可以用在哪里呢?

作者介绍

Nitin S. Chouhan,来自宾大,目前是一名博士后研究员,研究方向是生物体通过经验改变行为的能力。

论文二作 Leslie C. Griffith,布兰戴斯大学的神经科学教授,主要的研究内容是行为生物化学。

论文三作Paula Haynes,来自宾大,研究方向是果蝇与记忆电路之间的相互作用。共同三作Amita Sehgal,是来自宾大的神经科学教授。

最后,附上论文链接。不过,读之前先吃饱睡一觉?

论文地址:

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2997-y

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