《科学》：小睡醒脑的原理找到了！科学家揭秘短暂睡眠提高认知能力的机制，4Hz电刺激或可模拟睡觉的正面影响丨科学大发现

*仅供医学专业人士阅读参考

你有没有觉得脑子不清醒的时候睡一觉会好很多呢？哪怕不是完整的一觉，眯个半小时一小时的，就能感觉聪明的脑细胞重回高地。

睡觉的确可以有效地提高认知和行为能力。有研究发现，与不休息的志愿者相比，短暂小睡的志愿者能够表现出更好的学习、记忆和感知能力。

为什么睡觉能给人这么大的能量？

今日，康奈尔医学院科研团队在《科学》杂志发文，研究者们在非人灵长类动物中进行了实验，证实半小时睡眠能够有效提升认知表现，这与睡眠期间大脑皮质区域神经元活动同步性的改变有关。

研究者还发现，模拟睡眠期间脑波活动，用4Hz电刺激视觉皮层就能够模拟睡眠对认知的正面影响。

好希望能一边学习/工作一边给大脑做这种电按摩啊，说不能可以事半功倍呢。

论文题图

实验在猕猴中开展，研究者选择了视觉皮层的V1、V4区和与认知任务有关的背外侧前额叶皮层（dlPFC）三个脑区进行多电极记录，以多导睡眠图（PSG）记录睡眠期间的局部场电位（LFP）。

为了保证实验动物确实处于睡眠状态，研究者通过神经元活动来判定，还专门训练了一个学习模型来分析猕猴的面部表情，总之万无一失。

研究者发现，睡眠影响了猕猴的脑波，1-20Hz的低频脑波LFP强度显著增加，30-80Hz的γ波LFP强度则显著降低。

其中，0.5-4Hz的δ波增长得最为明显，相较没有睡觉只是在黑暗中休息的对照组，睡眠期间增加了足有125.2%，同时还伴随着各个大脑区域神经元群同步放电的增加。

可见睡眠期间脑波活动变化

实验中，研究者总共记录了三个脑区的4422个神经元活动。在睡眠前后，猕猴要执行一样的图像识别任务，简单来说就是识别两张连续出现的图片是不是一样的，还会通过旋转图片来增加难度。

睡觉显著增加了猕猴的任务表现，对上难度的任务表现也更好。同时，睡眠期间δ波活动强度与睡眠后任务表现是有关的。

睡觉让猕猴任务表现更好

有趣的是，当研究者进一步详细分析神经元活动的同步现象时，发现虽然睡眠期间神经元群同步指数（PSI）有显著的增加，但在睡眠后执行任务时神经元活动反而相较对照组是更加不同步的。

研究者认为这可能是睡眠的一种内稳态过程。

既然δ波活动与认知表现有关，那么直接从外部施加相应刺激是否可以模拟睡眠的好处呢？

研究者们尝试在动物清醒状态下用4Hz电刺激V4区，持续20-30分钟，不出意外地观察到了认知表现的提升和类似睡眠诱导的脑波变化。

4Hz电刺激可诱导睡眠类似的影响

这个论文看得我大脑混沌，真希望现在能给我也电一电啊……

参考资料：

[1]Natasha Kharas et al. ,NREM sleep improves behavioral performance by desynchronizing cortical circuits.Science386,892-897(2024).DOI:10.1126/science.adr3339

本文作者丨代丝雨