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關于REM睡眠與記憶鞏固的關聯，已有研究的結論并不一致：一項研究發現，與情緒或獎賞相關的神經元會在REM時期被特異激活，并且這些神經元中與突觸可塑性相關的基因會被上調、樹突活動也會增強，從而增強記憶；另一項發現，REM期前額葉皮層存在樹突棘的修剪、突觸連接強度也有所下降，這導致了記憶的遺忘。以上兩個相互矛盾的發現可能是因為不同研究所關注的細胞類型或者亞細胞結構的差異所導致的。 來自瑞士伯爾尼大學的ANTOINE ADAMANTIDIS團隊利用雙光子成像技術發現，背側前額葉皮層（dPFC）的錐體神經元（pyramidal neuron, PYR）在REM期存在胞體與樹突解耦連現象。進一步結合光遺傳學技術發現，這種解耦連現象是由中間神經元輸入差異引起的興奮/抑制（E/I）平衡轉換引起的。REM期發生的這種胞體-樹突解耦連現象還介導了情緒記憶的鞏固。  研究人員首先采用雙光子鈣成像技術記錄了頭部固定小鼠的睡眠-覺醒周期中前額葉腦區的錐體神經元胞體和樹突的鈣活動。研究發現，PYR胞體鈣信號在清醒和NREM睡眠期更加活躍，而在REM期活動顯著下降；相反，PYR樹突鈣信號則在REM期更加活躍。研究人員接下來檢測了皮層三種主要中間神經元（PV、VIP、SST）在不同睡眠-覺醒狀態時的鈣活動。結果發現，REM期PV和VIP神經元高度活躍、而SST神經元則相對沉默。此外，從NREM到REM睡眠的轉換過程中，VIP和PV神經元活躍度逐漸增加；PYP胞體和SST神經元則在小鼠清醒后逐漸活躍。  神經示蹤研究發現，PV神經元接收來自丘腦中央內側核（CM）的興奮性投射，而VIP神經元則可接收來自全腦大部分腦區的投射。并且，dPFC中來自CM神經元軸突的鈣信號在REM期明顯增加。利用光遺傳學手段在REM期抑制VIP神經元可導致PYR的樹突活動明顯降低，提示VIP神經元介導了REM期樹突的去抑制現象。 最后，研究人員探究了REM期這種PYR胞體-樹突解耦連現象是否與情緒記憶的鞏固相關。聽覺恐懼記憶任務中，在小鼠獲取記憶之后的REM睡眠期抑制PV神經元可增強記憶，而抑制VIP神經元則削弱記憶。并且，研究人員采用腦片膜片鉗記錄發現，光遺傳抑制VIP神經元可導致PYR神經元的AMPA/NMDA比值顯著降低，說明抑制VIP神經元可引起突觸可塑性下降；而抑制PV神經元則可增強突觸可塑性。該發現與PV和VIP神經元在小鼠聽覺恐懼記憶中的調控作用是一致的。  聽覺恐懼記憶任務 REM期前額葉皮層的PYR神經元存在胞體-樹突解耦連現象，這種解耦連是由PV神經元介導的胞體抑制和VIP神經元介導的樹突去抑制作用共同導致的。這種解耦連現象在REM期的情緒記憶鞏固中發揮了重要作用，可以促進情緒記憶的鞏固，同時也防止了情緒記憶的過度強化。REM期這種胞體-樹突解耦連的詳細機制仍需進一步探究，包括中間神經元的上游環路以及神經調質的作用。另一個相關的問題是，NREM時期是否也存在類似的機制來介導記憶鞏固。 |
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