老年人健忘與睡眠中的大腦節律紊亂有關

本研究有望幫助老人恢復學習能力

來源 NPR

翻譯 小勺

審校 卓思琪

老年人健忘，可能是因為大腦在夜間失去了節律。

一個研究小組在Neuron雜誌上報道：深度睡眠時腦電波之間的協調協助記憶更新，而老年人的該協調能力降低，從而導致記憶力下降。（論文信息見文末）

「這就像一個鼓手漏掉了一拍節奏，」論文的作者 Matt Walker 教授說道，「隨著年齡的增長，大腦漸漸的無法有效協調腦電波了。」

這一發現給了一個存在已久問題的問題答案：對於沒有阿爾茨海默氏症或其他腦部疾病的人來說，衰老會對記憶產生怎樣的影響？

英國薩里大學的 Julie Seibt 教授表示，「這篇文章首次揭示了衰老而記憶力下降的分子機制。」

Seibt 還表示，為了證實這一發現，研究人員需要擾亂年輕大腦的節律，觀察出現的記憶問題。Walker 稱，這項研究解釋了睡眠中的大腦將短期記憶向長期記憶的轉化的原理。「睡眠似乎是一種巧妙技巧，它幫助大腦接觸的新事物植入神經系統的，而這其中的原理究竟是什麼？」

為了尋找答案，Walker 和科學家小組讓 20 個年輕人學習了 120 對單詞。然後把電極安置在他們的頭上，讓他們睡覺。

這些電極幫助研究人員監視熟睡中大腦產生的電波。他們專註於快慢波之間的相互作用：慢波大約每秒鐘出現 1 次；而快波（又稱為睡眠紡錘波）每秒 12 次以上。

第二天早上，研究組測試了志願者們還能記住多少個單詞對。結果表明，志願者的表現取決於他們熟睡中慢波和紡錘波的同步程度。

Walker 說：「當那兩種腦電波完全吻合的時候，就是你完成記憶轉換的時候——將大腦中的記憶從短期、脆弱的存儲場所神奇而完美的轉移到了更持久、安全、長期的存儲點。「

接下來，研究小組對 32 名 60 和 70 多歲的人重複了這個實驗。他們的腦電波在深度睡眠時不那麼同步。他們第二天早上記得單詞對的數量也減少。

」同年輕人的實驗結果一樣，老年人的記憶測試結果同樣取決於他們的腦電波的保持節奏情況。「這項新研究的作者 Randolph Helfrich 說道。

」如果提前或延後50毫秒，那麼大腦的存儲機制就不起效了。」 Helfrich 說。

此外，研究小組還發現了隨著衰老而腦電波協調下降的可能原因：大腦中產生深度睡眠的區域萎縮。Walker 說，大腦萎縮程度越高，大腦節律會越少。

這是令人沮喪的發現，因為大腦的這一區域萎縮是衰老的正常趨勢，而阿爾茨海默氏症患者的腦部畏縮可能更嚴重。但是，這項研究也表明，我們可以通過重新同步睡眠中大腦節律來改善受損的記憶。

其中一種方法是通過頭皮施加電脈衝或磁脈衝。Helfrich 說：「這個想法的出發點是推動腦電波，讓它們重新整合到一起。」Walker 已經計劃實驗這種方法來同步腦電波。

他說：「我們要做的就像一個節拍器，看看能否挽救老年人以及老年痴呆症患者在學習和記憶的能力。」

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

【論文題目】Old Brains Come Uncoupled in Sleep: SlowWave-Spindle Synchrony, Brain Atrophy, and Forgetting

【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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