大脑是认知领域争夺有限资源的战场，在睡眠期间尤其如此。加州大学欧文分校(University of California, irvine)的一个研究小组发现，在休息时发生的长期记忆巩固和工作记忆过程是相互影响的。这项发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上的研究首次阐明了人类大脑中这种关键的权衡。
研究报告的合著者、加州大学欧文分校的认知科学教授萨拉·梅德尼克说:“在睡眠期间，长期记忆和工作记忆处理的线下神经机制相互竞争，这意味着大脑必须在两者之间切换。”“我们的发现为这种睡眠切换机制提供了第一个证据。”
她是UCI睡眠与认知实验室的主任，专门研究休息在人类记忆中扮演的关键角色。在这项研究中,Mednick的研究小组专注于长期记忆——记忆能力信息,如生日、重要事件在较长时期,短期内存的能力/工作信息,比如一个电话号码或购物清单了很短的一段时间,然后忘记它当它不再需要。
“前者是在海马体中处理的，依靠睡眠纺锤波的产生来巩固，睡眠纺锤波是大脑皮层活动的短脉冲，可以用脑电图测量，”研究合著者陈品纯说，他是UCI认知科学专业的研究生。“后者由额叶皮层处理，依赖于副交感神经系统——身体的天然刹车，降低皮质醇水平，帮助‘休息和消化’功能，通过心率变化来衡量。”
研究发现，工作记忆和长期记忆都依赖包括睡眠在内的脱机时间来有效地完成任务。这两种截然不同的记忆过程发生在慢波睡眠的同一周期中，慢波睡眠发生在最初的三到四个小时。
“我们感兴趣的是，睡眠如何能同时做这些完全不同的事情。特别是，我们想弄清楚在慢波睡眠时大脑发生了什么，它可以记录长期记忆，同时也改善短期/工作记忆，”梅德尼克说。
为了做到这一点，该团队依靠之前在睡眠与认知实验室进行的研究，该研究发现，睡眠辅助剂唑吡坦——安必恩的同类药物——可以增强海马体中的睡眠纺锤波活动，从而改善长期记忆的表现。在这项新研究中，参与者被预先测试了操作跨度任务(记住数学问题之间出现的一连串字母)和单词配对联想任务(记住出现的单词组合)，以分别获得工作记忆和长期记忆表现的基线测量值。然后受试者被给予唑吡坦或安慰剂，并在实验室睡觉，同时研究人员用心电图监测他们的心率变异性，用脑电图监测他们的大脑活动。用眼电图测量眼球运动，以确定夜间不同时间间隔的睡眠阶段。参与者醒来后，重复前一天晚上的测试。
与服用安慰剂的人相比，服用唑吡坦的人在长期记忆任务中表现更好，但在工作记忆任务中表现更差。研究结果与脑电图和心电图记录一致，显示服用唑吡坦的受试者纺锤体产生增加，心率变异性降低，服用安慰剂的受试者反之亦然。值得注意的是，长期记忆和工作记忆改善之间的权衡程度预测了第二天早上在表现上发现的偏差量;更多的纺锤波/更少的心率变异性导致更多的长期记忆/更少的工作记忆。
梅德尼克说:“通过了解记忆是如何形成、处理和保留的，我们可以了解它们是如何被改善的，以及记忆能力是如何因衰老或疾病而衰退的。”“这些发现对于进一步了解药理学的认知后果，以及睡眠对衰老的大脑和神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症)的影响具有重要意义。”
至于优化长期和短期记忆的表现，她补充道:“晚上休息的重要性再怎么强调也不为过。不要沉迷于看电视，而是尽早睡觉，这样你就能充分利用慢波睡眠周期中的每一分钟。”
