Science丨雷博、钟毅团队联合揭示记忆重激活定制睡眠状态的核心神经机理

为什么白天经历压力或危险后，夜晚常常睡得更浅、更容易惊醒？为什么愉快经历之后，睡眠又可能更稳定、更不易被外界打断？大脑究竟是通过什么神经机制，实现针对性地基于白天的经历调节夜晚的睡眠？长期以来，睡眠对记忆巩固的关键作用已成为普遍共识【1, 2】。白天形成的记忆在睡眠中再次重现，通过自发的记忆重激活（memory reactivation）的方式巩固记忆【3】。那么，是否是睡眠中的记忆活动在根据白天的经历“量身定制”我们的睡眠？这在细胞水平是如何实现的？

2026年6月4日，北京智源人工智能研究院雷博团队与清华大学生命科学学院、清华-IDG麦戈文脑科学研究院钟毅课题组合作在Science发表研究论文Memory reactivation underlies experience- dependent adaptive regulation of sleep，揭示了睡眠中记忆重激活调控睡眠动态的神经机制。研究表明，记忆不仅是睡眠加工和巩固的对象，睡眠中记忆的重激活，是大脑根据近期经历“定制”睡眠状态的重要神经基础。

长期以来，睡眠中的“记忆重放”被理解为一种服务于记忆巩固的神经活动，大脑在睡眠中通过对记忆的重激活实现复习白天习得的信息，帮助记忆从短期存储转移到长期存储。但这项新研究提出了一个更颠覆性的问题：如果记忆重激活不只是被动的信息整理，而是在主动塑造睡眠本身呢？

研究发现，小鼠在经历负向记忆学习后，睡眠会出现明显的碎片化——非快速眼动睡眠（NREM）频繁被觉醒打断，每次睡眠持续时间也显著缩短。当研究者在睡眠中通过声音线索定向诱导相关记忆重激活时，觉醒同样随之发生。而一旦特异性阻断记忆的形成或重激活，上述睡眠变化便全部消失。这说明，睡眠改变的根源不在于恐惧体验本身，而在于睡眠中重新激活的记忆。

为了在神经元层面看清这一过程，研究团队将双光子成像与睡眠脑电记录相结合，并自主开发了一套基于人工智能的脑电—钙活动统一编解码模型，实时追踪基底外侧杏仁核（BLA）中记忆痕迹细胞在睡眠中的自发活动。结果显示，负向记忆学习后，编码这段记忆的痕迹细胞在NREM睡眠中自发重激活，并且与觉醒事件的发生高度相关，其活动模式在脑电信号上也留下了可被人工智能模型训练识别的独特印记，表明了记忆重激活可能存在对睡眠状态的潜在影响。更重要的是，研究从因果层面确认了这一关系——抑制BLA记忆痕迹细胞，可以完全阻断记忆重激活引发的觉醒；而直接激活这些细胞，则足以在稳定的睡眠中人为触发觉醒。这种效应还具有高度的特异性：只有编码了负向记忆的痕迹细胞才能做到这一点，激活与中性情境相关的神经元或随机激活一群BLA神经元并不会产生相同结果。

图1 双光子成像结合睡眠记录揭示记忆重激活改变睡眠状态

故事并没有止步于杏仁核。研究团队进一步揭示了记忆调节睡眠的层级结构。海马体，大脑中负责情境记忆编码的关键脑区，是这一过程的上游触发器，位于海马体的记忆痕迹细胞重激活协调BLA记忆痕迹细胞的活动，将记忆活动转化为睡眠调控信号。由此，一条清晰的回路浮现出来：“海马体—杏仁核”记忆痕迹网络，是记忆调节睡眠的核心通路。

有意思的是，不同情绪色彩的记忆，对睡眠的影响截然不同。研究发现，正向记忆痕迹细胞的重激活效果与负性记忆相反：NREM睡眠变得更稳固，觉醒次数减少，每次睡眠持续的时间延长。在外界噪声干扰的条件下，激活正向记忆痕迹细胞还能够显著削弱噪声诱发的觉醒，表现出一种主动的睡眠保护效应——就好像正向记忆为大脑筑起了一道隔离外界干扰的屏障。

这种正负记忆对睡眠的双向调控并非偶然，而是根植于不同记忆痕迹细胞与睡眠调节回路之间的差异性连接。研究发现，正向记忆痕迹细胞优先向促进NREM睡眠的脑区投射，而负向记忆痕迹细胞则更强地连接促进觉醒的脑区，其重激活还伴随着促觉醒神经递质去甲肾上腺素在前额叶皮层的升高。大脑不只是储存了经历，它还根据这些经历的情感色彩，提前布好了通往不同睡眠状态的专属线路。当记忆在夜间被重新唤醒，相应的线路便随之激活，将昨日的经历悄然转化为今晚的睡与醒。

图2 激活正向记忆保护睡眠免受干扰

这一机制在病理情境下同样成立。在慢性压力诱发抑郁样行为的小鼠模型中，睡眠碎片化与压力相关记忆痕迹细胞的睡眠期重激活密切相关，且这种关联随压力持续时间的延长而不断加深。而靶向抑制这些记忆痕迹细胞，可以显著改善慢性压力小鼠睡眠碎片化的问题，并纠正全脑睡眠回路的功能异常。这提示，记忆痕迹细胞不只是理解应激相关睡眠障碍机制的新视角，也有望成为未来精准干预的潜在靶点。

这项研究打破了“睡眠单向促进记忆巩固”的传统认识，揭示了记忆活动反向调控睡眠的神经机制。它表明，记忆不只是睡眠的受益者，它同时也是睡眠的塑造者。每一晚的睡眠，都带着当天经历的印记；而大脑，正是用这种方式，在夜深人静时，悄悄地为第二天的生存做着准备。

图3 记忆重激活介导的适应性睡眠调控模型

清华大学生命科学学院博士生于梦菡为本文第一作者，清华大学生命科学学院博士生王骏杰、翟紫含、黄若奕为本文的共同第二作者。北京智源人工智能研究院雷博研究员与清华大学生命科学学院、IDG/麦戈文脑科学研究院钟毅教授为论文的共同通讯作者。此外，范国藩、苏晓雅、牛艺钧、朱浩辰、陈嘉仪、姜一茗、张恬等也为本研究做出了重要贡献。

https://doi.org/10.1126/science.aed8630

制版人： 十一

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