大腦如何避免「災難性遺忘」——當新記憶產生時，先前建立的記憶會被扭曲和覆蓋——這個謎團出現了新的線索。崔西·沃森Traci Watson發表在最新一期權威期刊《自然》(Nature)的<為什麼新的記憶不會覆蓋舊的記憶？睡眠科學有線索>( Why don’t new memories overwrite old ones? Sleep science holds clues) 指出對老鼠的研究指出了一種避免「災難性遺忘」的機制。(Research in mice points towards a mechanism that avoids ‘catastrophic forgetting’.)
一個研究小組發現，至少在老鼠身上，大腦在不同的睡眠階段處理新記憶和舊記憶，這可能會防止兩者混合。紐約大學系統神經科學家 György Buzsáki 表示，假設這項發現在其他動物身上得到證實，「我敢說這種隔離也會發生在人類身上」。這是因為記憶是一個進化上古老的系統，布薩基說，他不是研究小組的成員，但曾經監督過一些成員的工作。
大腦之窗
科學家早就知道，在睡眠期間，大腦會「重播」最近的經歷：參與經歷的相同神經元以相同的順序放電。這種機制有助於將經驗鞏固為記憶，並為長期儲存做好準備。
為了研究睡眠期間的大腦功能，研究小組利用了老鼠的一個怪癖：它們的眼睛在睡眠的某些階段是半睜著的。研究團隊在每隻老鼠睡覺時監測其一隻眼睛。在深度睡眠階段，研究人員觀察到瞳孔收縮，然後反覆恢復到原來的較大尺寸，每個週期持續約一分鐘。神經元記錄顯示，大腦的大部分經歷重播發生在動物瞳孔很小的時候。
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這讓科學家想知道瞳孔大小和記憶處理是否有關聯。為了找到答案，他們採用了一種稱為光遺傳學的技術，該技術利用光來觸發或抑制大腦中基因工程神經元的電活動。首先，他們訓練工程小鼠尋找隱藏在平台上的甜點。這些課程結束後，當小鼠入睡時，作者立即使用光遺傳學來減少與重播相關的神經元放電爆發。他們在小瞳孔和大瞳孔睡眠階段都這樣做了。
一旦醒來，老鼠就完全忘記了零食的位置——但前提是在小瞳孔階段減少了發射。 「我們抹掉了記憶，」 《自然》雜誌論文的合著者、紐約州伊薩卡康奈爾大學的系統神經科學家唐文波說。
相較之下，當研究小組在一堂課後不久減少大瞳孔階段的神經元放電爆發時，老鼠就會直接接受治療——這表明它們的新鮮記憶完好無損。