一夜两幕:睡眠阶段如何将记忆的结构与刺痛分开

糟糕的夜晚到早晨本应变得不那么糟糕:细节应当保留,刺痛应当消退。香港大学的一份新预印本研究细致描述了睡眠中的大脑如何实现这一点。这一过程并非通过某种统一机制完成,而是通过两种截然不同的微观事件实现,每种事件各自局限于一个不同的睡眠阶段。在无梦的深睡期,即非快速眼动(NREM)睡眠中,相互协调的脑节律似乎把记忆锚定在时间之中;在快速眼动(REM)睡眠中,短暂的眼动爆发打开了一扇窗口,附着在记忆上的情绪在此期间被排空。

这项研究于2026年8月10日发布在bioRxiv预印本服务器上,采用被试内交叉设计。43名健康成年人(其中34名女性,平均年龄24.4岁)在相隔一周的两个夜晚于睡眠实验室过夜,睡眠时佩戴高密度64通道脑电(EEG)电极帽。其中一晚观看中性电影片段,另一晚观看车祸、坠机和枪击等创伤模拟片段。两个晚上的观看顺序经过平衡处理,两组片段在语义内容上相互匹配,因此只有情绪强度存在差异。其中33名参与者提供了可用的整夜脑电数据。

为了弄清这些经历是否在睡眠中被重放,研究团队需要一种能在脑活动中识别情绪内容的方法。他们首先用功能性定位任务中的日间脑电数据训练了一个机器学习分类器,任务中人们观看厌恶刺激图片和中性图片。分类器学会了区分厌恶加工与中性加工的神经特征。随后,研究人员将该分类器应用于整夜记录,这是一种多变量模式分析方法。每当睡眠中的脑活动短暂地呈现出与清醒时情绪加工相似的特征,研究人员就将其计为情绪记忆的一次再激活。

再激活并非均匀地分布在整个夜晚,而是恰好出现在两种微观事件中,此外再无其他。

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非快速眼动窗口:一场协调的二重奏

慢波睡眠由两种著名的节律构成。皮层慢振荡是频率约为0.5至1.25 Hz的深而慢的波动;睡眠纺锤波是丘脑产生的11至16 Hz的爆发式节律。数十年的研究表明,这两种节律在相互协调时最为重要。当纺锤波叠合在慢振荡的上升相位上,形成慢振荡-纺锤波复合体时,通常被视为海马体将记忆移交给新皮层进行长期存储的时刻。在本研究中,效价特异性解码只有在这些耦合事件附近才高于偶然水平,具体是在慢振荡谷底之后约700至850毫秒处,恰好是纺锤波出现的位置。孤立的慢振荡不携带可解码的信号,孤立的纺锤波同样如此。只有这一对相互协调的节律携带了情绪内容。

这种耦合还能预测行为。参与者需要估计从影片中截取的两帧画面的时间距离,以此衡量他们对事件发生时间的记忆程度。睡眠之后,中性片段的时间距离误差显著下降(t = 3.57,p < .001),而厌恶事件在睡眠前已被更精确地记住,睡眠后保持稳定。慢振荡-纺锤波耦合更频繁的人,睡眠后的误差更小(F = 4.66,p = .037)。换句话说,非快速眼动窗口承担着档案管理员的工作:它把事件顺序归档,并保留时间线。

快速眼动窗口:抚慰情绪的爆发

快速眼动睡眠同样不是一种均匀的状态。它交替出现安静的紧张性时段和以成簇快速眼动为特征的位相性时段。位相性快速眼动睡眠是一种独特的微状态,其特点是皮层、边缘系统和自主神经活动的短暂激增,而眼动本身与杏仁核和海马体的活动在时间上锁定。预印本研究表明,情绪再激活就发生在这里。在一次快速眼动的峰值之后400至1500毫秒内,解码水平高于偶然水平,而在与之匹配的紧张性对照时段内,解码水平保持在偶然水平。

由于位相性快速眼动睡眠以眼动为定义特征,一个明显的疑虑是:解码器读到的可能是眼部噪声而非脑活动。两项对照分析解决了这一问题。在去除通过独立成分分析识别出的以眼动为主导的成分后,解码结果依然存在;而仅基于这些眼部成分的解码则停留在偶然水平。信号来自皮层,而非眼部。

位相性快速眼动再激活的强度可以预测一夜之间情绪负担减轻的程度。再激活越强,自评焦虑(r = -.46,p = .007)和负性情绪(r = -.44,p = .011)的下降越明显,正性情绪(r = .47,p = .006)的上升幅度也越大。行为数据讲述的是同样的故事:到早晨时,两次观看在负性和正性情绪上的差距已经弥合,厌恶影片的评分也比前一晚更不消极、更不具创伤性。不过,状态焦虑仍略偏高。

两项任务,一夜完成

这两个窗口不只是共存,它们与记忆的关系截然相反。位相性快速眼动睡眠越多,时间距离记忆越差(F = 6.49,p = .014),与慢振荡-纺锤波复合体的益处形成镜像。两个窗口在整夜的时间分布上也是分开的:慢振荡-纺锤波再激活集中在睡眠的第二个90分钟时段,位相性快速眼动再激活则集中在第四个90分钟时段,与前半夜深睡、后半夜快速眼动睡眠的自然结构相呼应。

意义何在

对临床工作者而言,这项研究的吸引力在于其精确性。针对创伤后应激障碍(PTSD)等疾病的基于睡眠的干预手段已经在尝试在睡眠中重塑记忆,通常以声音作为提示线索。既然非快速眼动再激活依附于慢振荡-纺锤波复合体,而情绪消散依附于位相性快速眼动睡眠,这就提示了更具体的作用靶点:加强耦合事件以巩固结构,或者利用位相性窗口来缓和情绪。研究结果还印证了快速眼动睡眠具有夜间疗法作用的长期观点,并将其精确到快速眼动睡眠中治疗作用似乎发生的亚秒级时刻。

局限性

作者指出了研究的局限性。研究设计属于相关性设计:再激活是被测量的,而非被操纵的,因此无法得出因果结论。解码器经过训练只能区分情绪效价,无法读取记忆内容,因此无法证明重放是否在睡眠中保留了事件展开的顺序。头皮脑电无法定位这一效应的神经来源,这需要颅内记录或睡眠功能磁共振成像(fMRI)。此外,创伤影片范式无论多么逼真,都只是创伤的模拟而非创伤本身,这些机制是否适用于临床人群仍有待验证。该研究还是预印本,尚未经过同行评审。

核心要点

预印本认为,睡眠并非只有一个功能的单一过程,而是一个两幕的夜晚。非快速眼动睡眠将慢振荡与纺锤波耦合起来,把一段经历固定在时间之中;位相性快速眼动睡眠则利用成簇的眼动作为短暂窗口,让同一段经历所附带的情感负荷得以释放。记住时间线,放下情绪。数据表明,这就是一夜好眠的意义所在。

婷 翻译

来源

Zhang, Y., Yao, Z., Chen, D., Xia, T., Zhang, L., Luo, A. F., & Hu, X. (2026). Dissociable reactivation during NREM and REM sleep supports memory consolidation and emotional dissipation. bioRxiv preprint, posted August 10, 2026. DOI: 10.64898/2026.08.04.742295.

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