科技日报记者 雍黎 通讯员 曾理
记忆是人类认知的基石。我们如何将惊鸿一瞥的瞬间，转化为可以长久回望的永恒？一个多世纪以来，科学家们一直在追寻这个问题的答案。经典理论认为，新记忆的长期储存遵循一个缓慢的“系统巩固”过程：海马作为临时“速记员”，需要数周、数月乃至数年的时间，才能将记忆“教授”给新皮层，从而实现长期储存。在这个模型中，海马始终扮演着主导角色。
然而，由陆军军医大学、重庆大学等机构联合开展的一项基础与临床交叉融合研究，正在从根本上颠覆这一认知。通过一项持续多日的颅内脑电实验，研究团队发现：记忆形成中信息流的“主导权”从海马向新皮层的转移，并非一个漫长的过程，它发生在学习后的第一个夜间。这为理解人类记忆的快速形成机制打开了一扇全新窗口。相关成果日前发表于国际学术期刊《神经元》。
脑神经活动实现毫秒级观察
要窥探人类记忆形成的实时动态，最大的瓶颈在于技术手段。功能性磁共振成像虽有空间优势，可以清晰显示脑区活动位置，但其时间分辨率不足以捕捉毫秒级神经电信号。而头皮脑电图虽有足够的时间精度，却无法精准定位到海马与特定皮层区域。
该研究的核心突破，源于一个独特而稀缺的实验窗口——药物难治性癫痫患者颅内植入了深部电极。
研究团队在陆军军医大学新桥医院神经外科招募了14名癫痫患者。因临床治疗上捕捉癫痫放电的需要，这些患者脑中已预先植入了可监测脑电活动的电极。在癫痫发作间歇期，患者自愿参与了一项为期6天的重复图片学习任务。这相当于在患者脑中打开了一扇“生物窗口”，让研究者得以连续多日、以毫秒级精度观察记忆形成过程中的全脑神经活动。
实验设计了三类精心设计的图片刺激：永久记忆图片，如患者熟悉的家人面孔与地标；每日重复图片，从第1天到第6天每天出现；每日陌生图片，在第2天至第6天每天更换的全新图片。每天实验分为观看并记忆图片的学习阶段，以及患者口头描述图片细节的自由回忆阶段。研究者通过同步录制的音视频，精确标记每一次成功回忆的时刻。
研究团队随后对采集到的大量颅内脑电数据进行了精细预处理，并重点分析了70—180赫兹频段的涟漪活动。涟漪是一种高频振荡，已被大量研究证实与记忆回放、巩固和提取密切相关。
为进一步精确定位与记忆相关的皮层区域，研究团队采用了一套严格标准：在连续3天的重复图片学习中，那些对重复图片的涟漪反应显著强于对陌生图片反应的皮层位点，才被标记为记忆相关位点。最终，在全部764个皮层记录位点中，仅有49个（约6%）被标记为记忆相关皮层位点，这些位点主要分布于额顶叶联合皮层区域。
新发现改写经典记忆理论
经典记忆巩固理论认为，新记忆最初依赖海马快速编码，随后在数周至数月内缓慢转移到新皮层，海马长期扮演“老师”角色，新皮层则是被动的“学生”。然而，新研究的数据彻底改写了这一叙事。
论文第一作者、陆军军医大学新桥医院神经外科博士王禄康介绍，团队有两大核心发现。
一是涟漪活动在第二天出现“跃迁式”增强。王禄康说，在学习曲线层面，无论图片识别还是自由回忆，正确率均从第1天到第2天出现陡峭上升，随后进入平台期。与之精确对应的是，海马与记忆皮层的涟漪频率也在第2天出现了显著且持续的增长，达到与“永久记忆”相当的水平，并维持至第6天。这意味着神经活动的增强并非缓慢渐进，而是在一次睡眠间隔后就完成了跃迁，远快于传统理论预期。
二是信息流方向一夜翻转。在数据分析层面，研究团队综合运用了多维尺度分析、层次聚类、支持向量机分类器及线性混合模型等多种统计工具。这些方法不仅能用于比较不同学习阶段涟漪活动的差异，更关键的是，还能在毫秒级时间精度上解析海马与新皮层之间涟漪发生的时间先后顺序，从而精确判定记忆信息流的“主导者”。
“最具颠覆性的发现来自对全脑‘耦合涟漪’的分析。我们将海马与新皮层之间发生时间差在150毫秒内的成对涟漪定义为耦合事件，并通过时间先后判断谁是‘领跑者’。”王禄康说，第1天，海马涟漪领先记忆皮层；第2天起，记忆皮层涟漪领先海马，且这一模式在此后几天和处理永久图片时持续存在。这种方向逆转并非渐进式，而是在第1天与第2天之间出现了清晰的翻转。
这就好比学车，第一天需要“教练”海马在旁紧盯“学员”新皮层，但经过一夜好眠，大脑新皮层的“肌肉记忆”就接管了车辆。王禄康解释：“我们首次精确捕捉到了这个‘指挥权’交接的发生时间——就在那一夜之间。”
记忆障碍早期干预成为可能
这项研究不仅对记忆形成机制进行了深度解密，更为癫痫、阿尔茨海默病、脑外伤后遗症等记忆障碍患者带来了全新治疗希望。
在认知障碍的早期诊断方面，研究揭示了涟漪可作为评估记忆系统功能完整性的敏感电生理指标。阿尔茨海默病、轻度认知障碍等疾病中，海马—新皮层回路的破坏往往早于临床症状。因此，未来通过颅内电极或高密度头皮脑电检测监测大脑的涟漪活动，有望实现记忆衰退的早期预警。例如，若患者在重复学习后第2天未能表现正常的“皮层主导”逆转，则可能提示系统巩固功能受损。
在治疗策略层面，该研究精确定位的记忆相关皮层位点，为记忆障碍疾病的神经调控疗法提供了更具生物学依据的靶点。同时，研究提示新皮层的可塑性变化可能发生在学习后的第一个夜间，这为记忆障碍的早期干预提供了精确时间窗口。基于此，针对癫痫、阿尔茨海默病等以近期记忆受损为特征的疾病，在记忆形成后的首个睡眠周期内，通过增强新皮层涟漪活动，有望成为一种全新的治疗策略。
陆军军医大学新桥医院神经外科主任吕胜青认为，既然找到了记忆“移交”的关键时刻和具体脑区，未来就有望通过脑调控技术，在睡眠期精准增强皮层的涟漪活动。
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