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新华社北京1月8日电 美国一项新研究发现，瞳孔变化是理解大脑如何形成强大且持久记忆的关键。研究显示，当瞳孔在非快速眼动睡眠阶段的某个亚阶段收缩时，大脑会重新激活并巩固新记忆；而当瞳孔扩张时，旧记忆则被重放和整合。这一发现或为人工神经网络优化提供新思路。
尽管睡眠与记忆的关系早已被证实，其背后的神经机制仍不完全清楚。研究通常分为两类：一是提升人类睡眠中记忆保留能力的研究，二是针对啮齿动物的细胞层面机制研究。然而，由于人类和啮齿动物睡眠结构存在差异，这两类研究难以整合。一方面，啮齿动物的睡眠结构相对简单，由快速眼动睡眠（梦境发生阶段）和非快速眼动睡眠组成，后者是基本不做梦的深度睡眠；而人类的非快速眼动睡眠更为复杂，细分为四个阶段，科学家怀疑其中最深阶段是大脑筛选和组织记忆的关键时期。
康奈尔大学研究人员通过实验证实了记忆巩固的精细机制。他们在一个月的时间里训练一组小鼠完成各种任务，例如在迷宫中收集水或饼干奖励。随后，这些小鼠被装上大脑电极和微型眼球追踪摄像头，以追踪它们瞳孔的动态变化。在学习新任务一天后，当老鼠进入睡眠状态，电极记录了它们的神经活动，摄像头则记录了瞳孔的变化。研究结果显示，小鼠在非快速眼动睡眠的细分阶段表现出更多样化的时间结构，这种结构与人类似。
研究人员发现，小鼠在非快速眼动睡眠的某个亚阶段，瞳孔缩小时，新记忆被重新激活和巩固，且已有知识不会被削弱；而在瞳孔扩张阶段，旧记忆则被重放，以进一步整合到记忆网络中。这种精确的时间分离功能，可以避免“灾难性遗忘”，即在巩固新记忆时抹去旧记忆的现象。
该研究表明，大脑通过细致的时间尺度将新旧记忆分开，这种机制使得生物大脑能够以有限资源实现卓越的记忆能力，为人工智能领域的神经网络优化提供了重要启发。
相关论文已发表在英国《自然》杂志上。
【责任编辑:邱丽芳】
