・综述・ 睡眠影响记忆巩固功能的研究进展
张晓雯1黄惠敏2潘晓黎3
【摘要】 睡眠对人类健康至关重要，研究发现其对记忆巩固具有重要的生物学作用。非快动
眼睡眠促进与海马相关脑区的陈述性记忆的巩固有关，而快动眼睡眠与程序性记忆高度相关，且非
快动眼睡眠与快动眼睡眠的协调对记忆巩固更为重要。慢性失眠患者容易出现记忆下降等认知功能
改变。本文就睡眠影响记忆巩固功能的研究进展作一综述。
【关键词】睡眠；记忆巩固；失眠
Advances in the impact of sleep on memory consolidation Zhang Xiaowen1, Huang Huimin2, Pan
Xiaoli3. 1Department of EEG, Dongping Branch, the Affiliated Hospital of Taishan Medical College,
People’s Hospital of Dongping, Tai’an 271500, China; 2Department of Neurology, Yinhang Community
Health Service Center, Yangpu District, Shanghai 200438, China; 3Department of Neurology, Zhongshan
Hospital, Fudan University, Shanghai 200032, China
Corresponding author: Pan Xiaoli, Email: panxiaoli0708@
【Abstract】Sleep is vital to the health of human. It has been reported that sleep plays an important
role on memory consolidation. Non-rapid eye movement (NREM) sleep is involved in consolidation of
declarative memory related to hippocampus, while rapid eye movement (REM) sleep correlates with
procedure memory. The coordination of NREM and REM suggests a more important impact on memory
consolidation while insomnia impaired memory as well as other cognitive function.
【Key words】 Sleep; Memory consolidation; Insomnia
睡眠占据人类生命1/3左右的时间，睡眠和觉醒的昼夜交替是人类生存的必要条件，因此睡眠对人类的健康来讲，起着不可替代的作用。大量研究证实，睡眠尤其是慢波睡眠对调节人体免疫功能、促进生长激素分泌、恢复体力精力等方面具有重要作用。近年来越来越多研究关注睡眠对记忆巩固的影响，新获得的短时记忆在转变为更稳定持久的长时记忆中，快动眼睡眠和非快动眼睡眠均有着重要的生物学作用。
一、记忆和睡眠的类型
1. 记忆的分类：根据信息储存和回忆方式，记忆可分为陈述性记忆和程序性记忆。陈述性记忆指与时间、地点有关的事实、情节和资料的记忆。它可以用语言陈述和非语言的映像形式保持在记忆中，这种记忆虽较快建立，但也容易忘记。陈述性记忆还可分为情节记忆和语义记忆，前者指和时
DOI:10.3877/cma.j.issn.1674-0785.2016.07.024
作者单位：271500 山东省，泰山医学院附属医院东平分院东平县人民医院脑电图室1；200438 上海市杨浦区殷行社区卫生服务中心神经内科2；200032 上海，复旦大学附属中山医院神经内科3通讯作者：潘晓黎，Email: panxiaoli0708@ 间、地点相联系的个人经验的记忆，后者指对各种有组织的知识的记忆。陈述性记忆涉及的脑区较广泛，包括海马、丘脑、内侧颞叶、额叶和顶叶。程序性记忆也叫反射性记忆，是需要反复从事某种技能的操作和学习，经过长期的经验积累才能缓慢地保存下来的一种记忆。这种记忆一旦获得，不易忘却。它不上升至意识，也不能用语言表达，具有自主或反射的性质。它涉及的脑区包括新纹状体、苍白球、脑桥、小脑及一些与海马联系不密切的新皮质区域，所以，与内侧颞叶相关的遗忘症很少影响程序性记忆[1-2]。
2. 睡眠的类型：根据脑电图、肌电图等综合指标，可以将人类的睡眠分为两种状态：慢波睡眠（slow wave sleep，SWS）或非快动眼睡眠（non-rapid-eye- movement sleep，NREM）和异相睡眠或快动眼睡眠（rapid-eye-movement sleep，REM）。正常成年人入睡后进入慢波睡眠期，根据脑电特征，分为Ⅰ～Ⅳ期。慢波睡眠Ⅰ期的脑电特征是α节律减少和呈现若干的θ波，Ⅱ期特点是在θ波的背景上呈现梭形波或纺锤形波。Ⅲ期、Ⅳ期呈现高幅低频的σ节律。Ⅰ～Ⅱ期是浅度慢波睡眠，Ⅲ～Ⅳ期是深度慢波睡
眠。慢波睡眠特别是深度慢波睡眠对保持人体健康非常重要。异相睡眠的节律跟觉醒时十分相似，肌张力下降，但眼电增强。正常健康成年人睡眠前半段主要由非快动眼睡眠组成（非快动眼睡眠Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期），后半段由非快动眼睡眠Ⅱ期和快动眼睡眠组成。非快动眼睡眠和快动眼睡眠在睡眠周期内交替约5～6次，大约50%～60%的睡眠是非快动眼睡眠Ⅱ期，而快动眼睡眠只占约25%[3]。
二、睡眠对记忆巩固功能的作用
1. 非快动眼睡眠（慢波睡眠）对记忆巩固的影响：大量研究认为，非快动眼睡眠，尤其是富含纺锤形波的非快动眼睡眠Ⅱ期对与海马有关的情节记忆和空间记忆有重要作用，甚至与智能水平相关。Plihal等[4]的试验发现，在进行配对词条等语义记忆的学习后让测试者入睡，睡眠前半段含3 h非快动眼睡眠的测试者，较睡眠含3 h快动眼睡眠或3 h 处于觉醒状态的测试者，回忆配对词条的正确率大大提高；相反，睡眠中含3 h快动眼睡眠的测试者在另外一种程序性记忆的测试中如镜映像测试表现更佳。因此，Plihal认为非快动眼睡眠与陈述性记忆关系更为密切。另有研究证实，即使富含非快动眼睡眠的午间小睡也能改善陈述性记忆，且睡眠中慢波睡眠的时间与记忆改善轻度相关，而对程序性记忆则未观察到明显改善作用[5]。Alger等[6]的试验也发现，与未入睡组相比，含有60 min慢波睡眠的午睡组与10 min午睡组，两组瞬时记忆测试均表现较好，但在随后的刺激干扰以及1周以后进行的相关记忆测试中，含60 min慢波睡眠的午睡组表现明显好于另外两组，这表明慢波睡眠在记忆巩固中具有极为重要的作用。对学习后的睡眠研究发现，睡眠中慢波增加的脑区与学习时激活的脑区相一致[7]。Diekelmann等[8]的发现，与海马相关的记忆巩固不仅与睡眠时长相关，且与睡眠中慢波睡眠的比例呈正相关。动物实验也观察到在迷宫测试中记录到的海马和新皮层的波形在慢波睡眠中重现[9]，以上实验提示情节记忆获得后，在慢波睡眠中重现了这种海马和新皮层神经环路的联系，这可能与记忆巩固有关。
非快动眼睡眠Ⅱ期占据睡眠时长的50%～60%，研究发现，非快动眼睡眠Ⅱ期中纺锤形波的密度因人而异，甚至可作为个体差异的标志之一[10]。Nader 等[11]发现，慢波睡眠中纺锤形波活动与智能量表中处理速度的评分呈正相关。另有试验提示，在韦斯特记忆量表中表现出色的受试者其慢波睡眠中纺锤形波的数目也较多[12]。Urakami等[13]的研究发现，弥漫性轴索损伤的患者，随着临床症状的恢复，其认知功能的好转与睡眠脑电图记录的纺锤波的恢复呈正相关。Schabus等[14]通过功能影像学方法提供了纺锤形波与情节记忆巩固的更为直接的证据：在非快动眼睡眠期同时于海马、额中回、中央前回和中央后回等脑区记录到一致的13～15 Hz快纺锤形波，提示快纺锤形波活跃时与情节记忆巩固激活的神经回路有关。
2. 快动眼睡眠（异相睡眠）对记忆的影响：Karni等[15]通过视觉辨别试验来测试快动眼睡眠对记忆的影响。他们发现，在测试当天未予睡眠的情况下进行测试，受试者记忆未见提高，在经过一夜睡眠休息后再次测试成绩有明显提高，提示睡眠对记忆改善的具有重要作用，进一步试验发现，如果剥夺受试者快动眼睡眠时间，也不能观察到记忆的改善，因此，他们认为这种程序性记忆的提高与快动眼睡眠高度相关。Suzuki等[16]对程序性记忆的巩固与睡眠的相关性分析发现，快动眼睡眠期间脑电图α频带功率与程序性记忆巩固呈正相关。Peigneux等[17]观察到快动眼睡眠期脑内活跃的脑区与学习时信息刺激激活的脑区相一致；Sterpenich 等[18]应用功能磁共振技术也发现，大脑皮层对新习得记忆的再处理过程中，如果在快动眼睡眠期给予与近记忆相关的一些提示（如听觉提示），再次测试时相关脑区被激活的程度明显增加。McDevitt等人的研究发现，如果对新习得记忆的干扰发生在记忆巩固之前，这种干扰会损伤新习得记忆，而含有快动眼睡眠的睡眠可以修复这种损伤，且修复程度与睡眠中快动眼睡眠的数量呈正相关，提示成功的学习某项操作不仅与学习行为本身相关，与睡眠中快动眼睡眠对记忆的巩固直接相关。
Gais等[19]的试验发现给予多含3 h快动眼睡眠的睡眠比给予仅含非快动眼睡眠的3 h睡眠记忆可以提高3倍，但是仅给予快动眼睡眠睡眠则导致记忆下降。Mednick等[20]的研究也证实同时含快动眼睡眠和非快动眼睡眠的午间小睡也能明显改善记忆功能。以上实验提示快动眼睡眠和非快动眼睡眠的协调作用对记忆巩固至关重要。
三、失眠对记忆的影响
失眠是最常见的睡眠障碍，偶然的应激事件可以引起失眠，通过心理疏导等方法可以改善或消
