神经科学家了解为什么创伤后应激障碍患者在睡眠中重温高度充电的恐惧记忆

在快速眼动(REM)睡眠期间，大脑活动通常类似于清醒行为。有时，大脑在快速眼动睡眠期间实际上比你清醒时更活跃。这就是为什么REM睡眠有时被称为“矛盾睡眠”，弗吉尼亚理工大学神经科学家Sujith Vijayan说。对于那些经历过创伤后应激障碍的人来说，这个非常活跃的睡眠阶段往往充满了情绪化的梦，“一遍又一遍，”Vijayan说。

Vijayan说，睡眠的大脑通常可以唤起情感记忆，处理它们，并消除它们的情感电荷。这个过程可以用评估重要记忆的进化驱动来解释，包括那些与恐惧相关的记忆。但在创伤后睡眠障碍(PTSD)患者中，大脑似乎一夜又一夜地把噩梦带回来，被驱使去评估恐惧记忆，但无法消除他们的情绪冲动。那么是什么让大脑陷入了这个循环呢?

在《神经科学杂志》(Journal of Neuroscience)上发表的一项新研究中，Vijayan领导了一个团队创建了基于生物物理学的睡眠大脑模型，在更深层次的机械层面上探索大脑如何有效地处理和消除恐惧记忆。

在快速眼动睡眠期间，神经递质去甲肾上腺素和血清素的水平通常会下降。通过他们的模型，研究人员将降低的神经递质水平与大脑通过前额叶皮层和杏仁核之间发送的节律抑制恐惧表达细胞的能力联系起来。Vijayan的团队随后探索了在睡眠的PTSD患者大脑中看到的非典型神经递质水平如何破坏这些大脑节律的恐惧抑制工作。

对于创伤后应激障碍，神经递质水平在快速眼动睡眠期间保持高水平。研究小组的模型表明，在这些改变的条件下，通常在健康个体中有效的大脑节律不再能抑制恐惧记忆。相反，创伤后应激障碍患者的大脑似乎需要更高频率的节律来消除恐惧记忆。研究人员认为，解锁这些更高的频率可以为治疗提供信息，使患有创伤后应激障碍的人恢复睡眠质量。

Vijayan长期研究睡眠如何影响学习和记忆，根据我们对睡眠与记忆关系的了解，他将REM睡眠描述为一种“狂野西部”。睡眠阶段被认为对处理情绪记忆很重要，实验表明，在快速眼动睡眠期间杏仁核和前额叶皮层之间的节奏相互作用减少了恐惧相关记忆的表达。但目前还不清楚这是如何工作的。

由于神经科学的大部分工作都致力于非快速眼动睡眠，“快速眼动睡眠更难让你动手，”弗吉尼亚理工大学科学学院神经科学学院助理教授Vijayan说。“对于非快速眼动睡眠如何巩固记忆以及它在学习和记忆中可能扮演什么角色，有非常好的模型。但是当我们谈论快速眼动时，没有关于这些事情是如何发生的真正的、好的模型。

Vijayan试图通过创建基于生物物理的REM睡眠模型来改变这种状况，使他的团队能够更多地了解是什么让大脑节律有助于情绪记忆处理 - 以及创伤后应激障碍如何破坏它。这些模型允许科学家操纵REM睡眠条件，他们认为这可能是这个问题的关键：神经递质水平。

从可以被认为是健康个体大脑的睡眠状况模型开始，Vijayan的团队将去甲肾上腺素和血清素水平降低到代表REM睡眠。结果，前额叶皮层中的神经元和杏仁核中的神经元之间的节律相互作用加强了这两个区域之间的联系。来自前额叶皮层的大脑节律有效地抑制了杏仁核中恐惧记忆细胞的活动。

研究小组还发现，特定频率的脑节律在抑制恐惧表达细胞方面特别有效。当输入人类典型节律θ范围(四到八赫兹)的频率时，他们发现大约四赫兹的低频θ节律最有效地加强了额叶区域和杏仁核之间的联系。

然后，研究人员对患有创伤后应激障碍的人的快速眼动睡眠进行了建模。众所周知，创伤后应激障碍会导致去甲肾上腺素水平在快速眼动睡眠期间保持高水平。Vijayan的团队模仿了这些条件，发现当他们引入四到八赫兹的大脑节律时，这些节律不再能抑制恐惧表达细胞。“我有点惊讶四赫兹不起作用，”Vijayan说。“我想也许它仍然有效，但实际上根本没有。

恢复睡眠的恢复能力

研究小组发现，打破充满恐惧的梦想循环仍有希望。虽然典型的四到八赫兹的大脑节律频率不能做抑制恐惧表达细胞的工作，但研究人员尝试了其他频率。他们发现，在10赫兹的较高频率下，大脑节律可以有效地抑制睡眠大脑的PTSD模型中的这些细胞。

通过精确定位可以抑制创伤后应激障碍患者恐惧记忆的大脑节律的非典型频率，Vijayan相信他的团队可以利用治疗方法。他们的下一步是寻找触发对睡眠创伤后应激障碍患者大脑节律频率的调整的方法，以达到适合他们的节律。使用Vijayan所谓的隐蔽听觉刺激是可能的。

“这意味着我正在播放这些声音，而你在睡觉时没有意识到它，”Vijayan说。“这可能对任何类型的睡眠中断的疾病有用，不仅在创伤后应激障碍中，而且在创伤性脑损伤或帕金森病中。这个想法是，通过诱导所需的神经动力学，我们可以发挥睡眠的恢复能力。

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