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不愉快經曆的記憶可能會侵入意識之中，通常是對某些提示的反應。對于大多數人來說，這種侵入性記憶只是偶爾且短暫的幹擾，但對于患有抑郁症、焦慮症和創傷後應激障礙等心理健康障礙的個體而言，它們可能是反複出現、生動且令人不安的。鑒于侵入性記憶的跨診斷意義，深入理解引發其出現的機制對于改善情緒健康和減輕全球心理健康負擔至關重要。

睡眠障礙與侵入性記憶有關，但支撐這種關系的神經認知機制尚未被充分理解。在此，作者發現睡眠剝奪會破壞前額葉對記憶提取的抑制作用，而這種抑制機制在夜間恢複與快速眼動（REM）睡眠所花費的時間有關。睡眠剝奪引起的認知功能障礙與行爲上抑制不想要的記憶的能力下降有關，並且與自我生成思維的有意識模式的惡化同時發生。作者得出結論，睡眠剝奪通過破壞控制記憶抑制的神經回路引發侵入性記憶，而這一過程可能依賴于REM睡眠。

1.睡眠剝奪損害前額葉記憶控制

經過一夜的睡眠剝奪或休息良好的睡眠後，參與者進入磁共振成像（MRI）掃描儀，並執行“思考/不思考”任務，任務中他們關注提示線索（面孔），這些面孔分別與情緒上負面或中性的場景配對。對于每個提示線索，參與者要麽積極回憶相應的場景（“思考”試驗），要麽直接抑制其回憶（“不思考”試驗），然後提示是否喚起了對場景的意識（這使作者能夠識別出失敗的抑制嘗試，即所謂的“侵入”）。

首先評估睡眠剝奪對記憶控制行爲表現的影響。反複抑制侵入性記憶會使它們隨時間變得不那麽侵入性。研究結果表明，參與者在試驗塊中報告的侵入性記憶數量總體呈下降趨勢。然而，這種抑制的適應性益處受到組別的影響，表明睡眠剝奪改變了抑制記憶隨時間變得不那麽侵入性的速率。具體而言，與休息良好的參與者相比，睡眠剝奪的參與者在TNT試驗塊中抑制不想要記憶的能力顯著受損。

認知抑制控制與心率變異性的高頻成分相關，這種關系可能受到睡眠剝奪的調節。研究發現，較高的高頻心率變異性（HF-HRV）與睡眠良好個體的更高侵入性斜率得分相關，表明這些個體更擅長抑制不想要的記憶。而在睡眠剝奪的個體中，較高的HF-HRV與更低的侵入性斜率得分相關，這可能反映了睡眠剝奪對記憶控制的負面影響。

研究進一步探討了睡眠剝奪對記憶抑制神經相關性的影響。結果顯示，與休息良好的睡眠相比，睡眠剝奪顯著降低了右側背外側前額葉皮層（rDLPFC）在記憶抑制過程中的激活。此外，睡眠剝奪還導致右側海馬體在記憶抑制過程中的解耦減弱。

研究表明，睡眠剝奪通過損害前額葉記憶控制機制，導致不想要的記憶更頻繁地侵入意識。這種損害可能與睡眠剝奪對認知抑制控制的負面影響有關，特別是對rDLPFC和海馬體功能的幹擾。

圖1. 實驗步驟

圖2. 自適應記憶抑制

2. 快速眼動（REM）睡眠恢複前額葉記憶控制

作者進一步探討了REM睡眠在夜間恢複記憶控制中的作用。REM睡眠持續時間越長，與記憶抑制相關的右側背外側前額葉皮層（rDLPFC）活動越強（圖3E）。這表明REM睡眠對記憶抑制過程中的前額葉活動具有特異性恢複作用。REM睡眠持續時間與抑制過程中的rDLPFC活動顯著相關（圖3F），但與提取過程中的rDLPFC活動無關。此外，REM睡眠持續時間與右側海馬體的抑制相關活動無顯著相關性。相比之下，非REM睡眠各階段（N1、N2、N3）的持續時間與rDLPFC或右側海馬體的抑制相關活動均無顯著相關性。這些結果表明，REM睡眠在恢複前額葉控制機制中發揮重要作用。

圖3. 記憶抑制過程中的功能性大腦反應

 3. 睡眠剝奪破壞適應性網絡分離

爲了評估睡眠剝奪對大腦內在連接特征的影響，參與者在完成“思考/不思考”（TNT）評估階段後接受了靜息態（RS）功能性磁共振成像（fMRI）掃描。研究表明，睡眠剝奪會破壞默認模式網絡（DMN）和認知控制網絡（CCN）之間的功能解耦，經過睡眠剝奪後，DMN種子點與多個CCN區域之間的功能連接顯著增加，而休息良好的睡眠則沒有這種現象（圖4A）。這表明睡眠剝奪阻止了DMN與通常可分離的大腦網絡保持功能上的獨立性，從而導致認知控制的失敗。

與休息良好的睡眠相比，睡眠剝奪顯著降低了DMN種子點與雙側丘腦之間的功能連接（圖4B）。然而，對于CCN種子點而言，在睡眠剝奪和休息良好的參與者之間並未觀察到丘腦連接性的差異。因此，睡眠剝奪導致的丘腦皮層連接性破壞似乎主要集中在DMN，並且可能因此導致DMN與支持外部聚焦認知的大腦網絡之間的適應性功能分離。

圖4. RS功能連通性與自生思維模式

4. 睡眠剝奪減少有意識的思維模式

最後，作者研究了睡眠剝奪對在高、低認知需求條件下正在進行的思維內容的影響。在睡眠剝奪或休息良好的睡眠前的晚上，以及次日早上，參與者完成了一項對外部注意力要求不同的任務（圖1B）。在間歇時間，參與者使用MDES（一種對任務情境和日常活動敏感的思維采樣技術）描述他們正在進行的思維內容。作者對MDES數據應用了主成分分析（PCA）識別潛在的思維模式。第一個識別出的成分捕捉到了一個與任務相關的維度，對應于對任務的刻意且詳細的思考（圖4C）。盡管在晚上（睡眠剝奪或休息良好之前）的會話中，兩組之間在任務相關思維上沒有差異，但在次日早上出現了差異，睡眠剝奪的參與者表現出的任務相關思維少于休息良好的參與者（圖4D）。這些結果表明，無論認知需求是高還是低，睡眠剝奪都削弱了進行有意識、任務相關思維的能力。

結論

作者的研究結果表明，睡眠剝奪導致支持適應性控制的大腦網絡廣泛受損。具體而言，睡眠剝奪削弱了右側背外側前額葉皮層（rDLPFC）在記憶抑制過程中的參與度，增加了與記憶抑制相關的海馬體活動，並破壞了支持內部聚焦和外部聚焦認知的功能連接。在休息良好的參與者中，記憶抑制過程中rDLPFC的參與度與REM睡眠時間相關，這表明REM睡眠可能在夜間恢複前額葉記憶控制機制中發揮核心作用。綜合來看，作者的研究結果突出了睡眠在維持對記憶和正在進行的思維的控制中的關鍵作用。

睡眠是恢複腦力、體力所必須的行爲，睡眠障礙會影響大腦思維，並導致疾病發生，從而使人體從健康狀態轉向亞健康，甚至是疾病狀態， 爲了研究睡眠障礙及研制抗疲勞藥物或保健品，需要前期動物模型實驗，因此睡眠剝奪設備是必不可少的儀器。

SA109型大小鼠睡眠剝奪儀參考進口同類当前產品重新升級設計，提供一個標准的居住環境，其中包括食物和水的支持。它不需要動物一直處于行走的狀態，通過可調節螺旋杆的旋轉周期，實現動物睡眠剝奪試驗；系統還配備了晝夜節律燈光控制系統，預留額外接口，可配合光遺傳實驗、鈣離子成像實驗用。