最直接的证据,复活在整合中的作用是内存性能之间的相关性,一方面,swr和活化,另一方面。Axmacher et al。 20.]介绍了癫痫患者的图片序列(风景和房屋),同时记录LFP在海马体和鼻腔的皮层与标准宏观电极。后成功召回产品的数量 ≈1小时午睡与鼻腔的的数量,虽然不是海马,swr。Dupret et al。 21显示在老鼠复活事件的数量与新目标位置,动物的数量可以成功地检索。这些结果仅提供内存性能和激活或swr之间的相关性,所以他们不显示,复活和/或swr是因果驱动整合。

显示一个因果关系,普吉拉多市的et al。 22]和Ego-Stengel和威尔逊[ 23在睡眠期间]打断活化的老鼠。作者发现在LFP swr发病,经检测,刺激了连合纤维、双边连接海马。这样的刺激可以抑制CA3活动,因此重复序列的传播。刺激动物显示一个小,但意义重大,内存赤字相对于控制。剩余的学习可以解释可能不完整SWR检测(检测率约。85%),从而允许一些重复事件发生和潜在驱动残余整合( 22]。也有可能有些重复事件不是伴随着swr和,因此,不能检测到在这些研究中使用的方法。仔细研究之间的确切关系重播事件和swr尚未完成。

尽管赤字刺激动物有点小,结果显示清晰的记忆巩固障碍由于swr的抑制。

接下来我们将注意力转向活化的机理可能推动整合。最热门的可能性是一个序列的经验导致回放他们然后驱动器可塑性,进而加强重播的记忆经验。这一连串的参数可以评估在几个点。首先,我们可以期待更多的经验,(最近的( 24, 25)或总经验( 3, 13)会导致更多的重播。事实上,睡眠重播似乎依赖于重复序列的经历( 25]。swr和激活增加的数量规律性的重复和CA1和CA3的行为。奥尼尔et al。 26)表明,动物花更多的时间在两个地方的重叠领域,相应的地方越细胞在睡眠中被活化。

接下来,我们考虑是否重新激活可以驱动突触可塑性。飙升在CA1锥体细胞swr被锁定的周期脉动( 7),因此非常类似于强直刺激经常用来诱导长期势差(LTP)在实验设置 27]。此外,由神经元发射峰值对SWR几十毫秒的时间窗内,符合spike-timing-dependent可塑性(STDP) [ 28- - - - - - 30.]。因此,飙升期间激活驱动LTP和STDP显然属性。

已经声称重播序列在时间上压缩约20倍的相对丰富性非常在意序列( 6, 31日]。然而,这种明显的压缩工件进行分析,当swr期间飙升相比平均时间动物之间移动领域的地方。更好的参考可能是发射序列生成勘探期间由于θ相旋进( 32]。阶段旋进已经在个体通过观察细胞的位置字段( 33),因此能产生神经序列为几十毫秒。

自合并可能涉及到的信息转移到皮层区域,重新激活应该观察海马区以外的大脑区域。虽然大多数工作的复活是在海马体,复活也观察到在其他几个大脑结构。第一个皮层复活的证据是证明在慢波睡眠(两两相关性 34]。在初级视觉皮层(V1)和邻近的二级视觉皮层,霁和威尔逊[ 35]发现点火序列在慢波睡眠诱发的清醒经验重播。与海马位置细胞相似,V1的发射活动细胞与环境中的特定位置;然而,飙升的V1细胞可能是由当地的视觉,而不是空间,暗示。

回放在前额叶皮层(PFC)在慢波睡眠(瞬态集 36, 37]。这些序列在时间上压缩相比,平均活动行为的海马体,但6 - 7的一个因素( 36]。然而,目前尚不清楚是否类似相旋进海马体的现象可以解释明显压缩在前额叶皮层。

此外,SWR和复活也观察到在腹侧纹状体后慢波睡眠任务跟踪(T迷宫或三角形的跟踪),奖励在场( 38- - - - - - 40]。纹状体激活似乎并没有腐烂在40分钟的睡眠后的任务,与短时间间隔后波纹出现( 38, 39]。然而,与海马的回放,这复活没有出现在REM睡眠期间,似乎是一个稀疏的现象,少数的发射单元(编码追踪探索)也会被激发出来。

最后,SWR-like事件被记录在人类的鼻腔的皮层( 20.),内嗅皮层的老鼠( 41],LFP在皮质感觉运动和协会地区3,4,5,7,17日,18日和21的猫( 42]。

从海马皮层区域传输信息,不同的大脑区域的活动必须协调。海马swr被假定是对海马和皮层区域之间的信息交换过程中整合( 13]。而缺乏连贯的这些交互的照片,许多的谜题已经出现。例如,前额睡眠纺锤波的发生和swr相关( 43],SWR-like事件在鼻腔的皮层和海马( 20.]。

大量的研究集中在皮层上下州发生在慢波睡眠和麻醉的动物。特点是膜电位去极化的和高的神经活动激增,国家通过膜超极化电位小活动( 44, 45]。swr海马体显然更频繁地出现在状态,尤其是在从下了状态转换( 46- - - - - - 48]。潜在的耦合机制可能是强烈的海马中间神经元膜电位之间的同步和上下转换在皮层LFP [ 49];然而,上下州尚未发现在海马体( 35, 50]。与假设一致的是,不同皮层区域需要在整合协调,上下不同皮层转换相关的网站( 51)以及皮质和海马之间的分区( 50]。

同步在大脑区域延伸到活动激增。霁和威尔逊[ 35)注意到,慢波睡眠有不同时期的低和高飙升活动在海马和V1。作者叫高活动时期 帧和主要建议帧对应皮质州虽然他们不能确定由于缺少膜电位记录( 35]。海马和V1的结果表明,帧同步以及重复序列的两个领域。框架似乎参与代以来swr海马帧经常swr大约30 ms后紧随其后。

此外,海马swr与激活的神经元在PFC ( 37, 52)和腹侧纹状体( 38, 40),收到直接输入CA1和菌丝层( 53]。霍夫曼和McNaughton [ 54]研究细胞对不同皮层区域的非人类灵长类动物在视觉任务和随后的睡眠。他们发现,在任务阶段模式的相关性在睡眠中被重新激活。最后,重新激活事件的数量与密度上下州( 55]。

除了显示区域之间的相关性,简单的信息传递的观点意味着信息从海马体流向其他的大脑区域。符合期望,海马体似乎导致腹侧纹状体( 40和前额叶皮层 37]。然而,一些证据指向相反的方向流动信息。Sirota et al。 46)表明,在躯体感觉皮质神经元脉冲触发swr在海马体,哈恩et al。 49]表明前额叶上下状态影响海马体重播的概率事件,和霁和威尔逊 35)表明,帧在V1 50毫秒的海马帧。这些实验观测表明,海马之间的交互和其他大脑区域整合是更复杂的比简单的视图。可能是双向的交互和方向可能会改变整个整合过程动态( 37]。

自记忆的巩固被认为是记忆储存的一般原则,我们希望,一个类似的机制是整合不同的物种。事实上,有许多证据swr和复活在啮齿动物以外的物种。

记录从癫痫患者获得揭示SWR-like事件LFP在人类parahippocampus [ 56)、海马和鼻腔的皮层( 20.]。在这些研究中,swr只出现在慢波睡眠或安静的闭着眼睛休息,没有观察到在活跃的清醒状态。有趣的是,似乎人类海马单单位代表空间位置与细胞在啮齿动物( 57]。在非人灵长类动物(恒河猴),swr观察海马体和邻近结构( 58]。作者认为swr主要产生在CA1,像老鼠。复活猕猴中可观察到电机、躯体感觉,但不是在前额叶皮层后顶叶皮层( 54]。SWR-like事件被检测到在其他哺乳动物的大脑区域,如猫的联赛皮层( 42和兔子海马 59]。

最后,回放已观察到的至少一个系统:相同区域RA的鸣鸟( 60]。在睡眠中感觉运动神经元的活动顺序匹配他们的活动在白天唱歌当他们开车生产。

在清醒状态下,swr也经常伴随着顺序激活的细胞( 24, 63年, 64年]。然而,这些序列表现出迷人的影响在睡眠中复活。一些在静止时的激活序列是相反的序列在运行(相比 24]。引人注目的是,这个惊人的实验观察被Buzsaki预测( 13基于moving-threshold模型。在这个模型中,将细胞接收阈下输入即使动物位于远离其明显的地方。在swr,飙升的门槛逐渐降低。随着阈值下降,一个地方细胞火灾峰值首先,接收最强的阈下激发的细胞,也就是说,有一个地方接近动物的当前位置。的门槛进一步降低,细胞逐渐弱激励,也就是说,细胞与地方领域越来越远,火尖刺、生成神经元序列。当字段是单向,moving-threshold模型预测序列在正向和反向顺序。

而福斯特和威尔逊[ 24]最初报道清醒回放在相反的顺序,后来的研究报道清醒回放在正向和反向两个方向线性跟踪( 64年, 65年,在一个开放的环境 63年]。当动物中间停顿沿着线性跟踪,提出回放观察主要是在跑步之前,建议一个预期的运行( 64年]。另一方面,反向回放观察只是运行完成后,建议使用信息的一种机制运行的结果来纠正之前的行动。

moving-threshold模型做出了第二个重要的预测:回放在动物的当前位置开始。的确是一个倾向于清醒回放有启动或调节动物的当前位置( 62年- - - - - - 64年]。然而,似乎清醒重播可以在远程位置开始在跑道上( 65年),可能对应于一个完全不同的轨道( 66年]。此外,moving-threshold模型的基本假定是受到最近的胞内记录( 67年, 68年]。这些研究表明,没有阈下的兴奋性输入细胞远离他们的飙升的地方。

清醒重播的实验证据是不明确的。虽然复活PFC中观察到,它显然没有出现在休息时间不归类为慢波睡眠( 36, 37]。它也仍存在争议是否包括SWRs-like事件观察动物运行时以显著的速度( 62年, 69年]。

醒了再活化的功能作用可能是什么?这个角色可能非常不同于睡眠复活和可能性包括计划、修改神经表征,注意,运动,和记忆检索。另外,清醒和睡眠重播可能有类似的功能:整合。如果合并后的动物已经睡着了,也许几小时后,干预细胞的神经活动可能覆盖信息活动的行为。可以规避这个问题后立即开始整合的过程经验( 70年]。如果是这样,我们希望重新激活增加了已知因素与内存和性能的需求。我们在下面简要回顾现有的证据,并参考读者卡尔et al。 70年为更多的细节。

学习记忆形成和/或合并时,我们需要检查神经活动学到新的关联。尽管一些早期的研究发现SWR-associated复活后暴露小说环境( 6, 61年),他们没有比较新颖的神经表征和熟悉的位置。福斯特和威尔逊[ 24)报道,更容易观察活化的小说比熟悉的轨道线性跟踪;也就是说, P 指示值的统计意义重播后被曝光后新环境低于接触熟悉的环境。这个结果表明,复活是有区别的小说和熟悉的环境,但它不指向不同的来源。因此,我们研究了SWR-associated神经活动,而大鼠反复熟悉与小说在一个手臂eight-arm迷宫( 69年]。地方细胞代表小说手臂显示显著增加活动swr相比细胞代表熟悉的手臂。此外,飙升的小说臂细胞在swr时间精度更高和更swr发生当动物位于小说的手臂。同时,强化活动空间位置和θ的函数相位不定期在小说中手臂。因此,我们建议,增强SWR-associated活动驱动器精确时空表征的形成( 69年]。有趣的是,在这种情况下,数量的goal-associated eSWRs在空间任务与记忆性能 21]。

增强回放记忆的痕迹在慢波睡眠期间由于学习也观察到在海马体中,大脑皮层,壳核、丘脑 71年]虽然有方法论的问题与他们的数据分析( 72年]。其他研究也报道增加swr睡眠后接触新奇的协会任务( 73年)和一个空间歧视实验( 74年]。在这里,学习似乎增加海马的数量swr postlearning SWS的第一个小时。老鼠没有学习在训练中不显示任何的歧视swr的数量的变化。

在这一点上,人们可能会想知道有可能复活随时间环境,正如上一节所讨论的,并减少与熟悉,这里讨论。我们说明这两个趋势可能发生在同一时间的示意图表示活化(图的潜在动力 1)。每一个坚实的线段图 1(一个)显示,在一天内激活与暴露的持续时间增加;然而,实线部分的高度减少每天的曝光之前达成渐近线。符合我们的论点在下一节中,我们已经使用更普遍的术语离线连续活动(OSA),其中还包括重放(图 1)。

奖励和情感状态已知影响记忆形成( 75年- - - - - - 78年]。因此,我们预计,奖励也和情感状态改变复活。在大多数实验中,动物表现的奖励是学习开车。一旦学习任务,获得奖励,留下一些未获得报偿的试验分析。通过切换奖励应急中期没有信号,动物,最近的实验能够诱导期和大量的错误导致未获得报偿的试验( 39, 79年]。CA3细胞更活跃在swr奖励后试验比未获得报偿的试验( 79年]。增强与奖赏相关位置:奖励位置附近的细胞与地方领域比其他人更增强激活( 79年]。此增强功能可以让动物学习路径和结果之间的关系。目标(或奖励的位置)是一个特别重要的位置。事实上,目标的空间表征的形成及其复活是与学习有关 21]。这些结果兼容早期观察那个地方领域逐渐转向预期回报的位置的多个试验T迷宫交替任务( 80年]。

在睡眠中,复活与奖赏有关在安静觉醒不仅是海马体中观察到,而且在腹侧纹状体( 39],已知参与奖励期待[ 81年]。纹状体激活通常发生后海马回放( 40]。

在一起,这些观察结果表明,已知因素也与内存相关的性能影响阻塞性睡眠呼吸暂停综合症在不同的大脑区域,强调清醒复活在内存中合并的潜在作用。

古普塔et al。 15)调查的经验之间的关系和内容在CA1细胞阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。他们训练老鼠运行在两个网络T迷宫有两个返回循环。第二选择后,动物要么转身向左或向右,然后完成了循环回到起始位置。动物必须运行在左或右循环或一分之二块设计之间的交替。在任何阶段的实验中,动物们,因此,经历了最近的某些部分迷宫或多或少。古普塔et al。 15]分析了经验和重播事件之间间隔的分布。最近的分布是符合重放或积累的经验,但符合过自立重播。来解释这种差异与先前的研究,作者认为“…重播的增加有经验在这些早期的研究 25, 26)可能是由于一般的经验环境,而不是特定的轨迹的经验。”换句话说, x 设在在图 1在测试环境中是“时间”,而不是数量的具体经验,如特定轨迹的重复的数量。

阻塞性睡眠呼吸暂停综合症之间的进一步解耦和经验丰富的序列出现了。虽然动物大多是阻止运行在相反的方向,同样数量的正向和反向重复事件被发现( 15]。此外,快捷键序列观察回放期间不符合任何先前经验的序列。动物们被禁止直接穿越左派和右派之间的循环,然而,大量阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的发生。

这项研究的一个问题是,动物经历过的环境,即使他们没有经历这些特定的轨迹回放,因此至少有重播的动物都精神探索的轨迹( 82年]。克服了这些反对最近在老鼠实验发现 preplay( 16]。CA1发射序列记录清醒期间休息与sensory-induced序列在一个环境只经历了。阻塞性睡眠呼吸暂停综合症被观察到在正向和反向顺序。

一个潜在的解释是,preplay走出网络结构,即序列先前存在的网络结构和招募新的记忆编码( 16]。支持这个假说最近建议,海马细胞的细胞性质预测哪些细胞将成为活跃在小说的环境( 67年]。的 Δ r 在图 1表示数量的内在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。 Δ r = 0 意味着没有内在的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症,也就是说,阻塞性睡眠呼吸暂停综合症总是激活之前的丰富性非常在意序列。结果Dragoi和Tonegawa 16)表明一个重要的非零 Δ r 。图 1也说明了这个preplay或内在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症,可能已经错过了到目前为止,尽管一些研究看着复活之前和之后的小说经验( 6, 24, 61年, 64年]。这些研究假定,任何运行之间的相关性和presleep是虚假的,因此必须减去从运行和postsleep之间的相关性 72年]。例如,在一个熟悉的环境的探索,Kudrimoti et al。 61年)发现,两两相关性在慢波睡眠在运行之前运行显著相关。然后他们继续减这presleep-run postsleep-run相关性分析的相关激活。此外,correlation-based措施可能缺乏统计能力检测的影响相对较少的显著preplay事件( 16]。总之,最近的结果表明,阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的水平不是由具体的感官体验和阻塞性睡眠呼吸暂停综合症并不对应于先前经验的序列。

我们下一个转向问题函数阻塞性睡眠呼吸暂停综合症可能,当阻塞性睡眠呼吸暂停综合症不是重复以前的活动。我们以前认为SWR-associated活动可能开车在新环境中空间表征的形成,因为SWR-associated活动是增强而时空飙升是少组织( 69年]。符合这一观点,古普塔et al。 15]表明,正向和反向回放的功能是建立并维护环境的表示,而不是重复特定的最近的经验,由于阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的水平似乎是由熟悉的环境中,而不是在行为神经活动的丰富性非常在意。这些建议是一致的的想法保持认知地图( 83年, 84年]。

当preplay发生在探索任务之前,我们相信这是符合规划的概念( 65年, 85年]。Hopfield [ 82年)提出了一个模型,可以支持这个函数。该模型中,基于连续吸引子模型Samsonovich和McNaughton [ 86年),包括一个hippocampus-like网络和允许实际上从来没有经历过的精神探索的轨迹。这个精神探索的目标轨迹规划,也就是说,两个地点之间找到最优路径。

阻塞性睡眠呼吸暂停综合症确实是经常发现在选择一个轨迹在空间任务或获得奖励;因此,它可能扮演一个角色在预测奖励位置和摄入( 38),可能通过反向重复现象( 64年]。约翰逊和Redish [ 87年)表明,海马神经元的顺序活动似乎代表未来的情况,而不是最近的经验。

其他建议集中在阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的函数在内存中而不是解释为上面所引的研究。Dragoi和Tonegawa 16]建议preplay可能促进未来学习当“一个新的经验介绍了多个步骤的增加新奇”。阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的出现可以让小说的集成信息的网络老记忆。换句话说,序列会自然出现在神经网络,并利用在学习经验来储存新的记忆的痕迹。

最近的结果清醒阻塞性睡眠呼吸暂停综合症,他们提出的各种可能的功能,要求复议的睡眠阻塞性睡眠呼吸暂停综合症。我们开始我们的论文的审查证据复活之间的联系和整合。在我们看来,这个链接仍然是最好的实验证据的支持。然而,睡眠阻塞性睡眠呼吸暂停综合症开辟了新的可能性和一些理不清的问题到目前为止还没有回答。

例如,我们不知道睡眠阻塞性睡眠呼吸暂停综合症只是重播以前的经验。Dragoi和Tonegawa 16]显示preplay“睡眠/休息”时期。我们不知道是否preplay发生在清醒和睡眠状态或两者兼而有之。鉴于许多结果清醒之后通过仔细分析阻塞性睡眠呼吸暂停综合症只透露他们最初被忽略,似乎值得重新审视睡眠阻塞性睡眠呼吸暂停综合症以相似的方式。分析阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的睡眠和清醒状态在同一实验中需要确定睡眠和清醒的阻塞性睡眠呼吸暂停综合症是完全不同的,除了后者发生在相反的顺序,。在这个紧要关头,重播的冲突的报道是独立于经验( 15)和重播反映之前曝光的数量 25, 26]可能解释这一事实的第一个研究清醒状态,另外两个在睡觉。

虽然有很多证据表明睡眠阻塞性睡眠呼吸暂停综合症是参与整合的联系并不排斥。一方面,海马的睡眠阻塞性睡眠呼吸暂停综合症可能不是唯一的,甚至是主要的整合机制。事实上,鼻腔的的数量,但不是海马,swr与随后的记忆性能研究在人类[ 20.]。在老鼠,合并只是部分受损的复活在海马体被刺激抑制( 22, 23]。除了剩余的技术解释学习上面所讨论的,也有可能重演只是参与整合的机制之一。其他潜在的机制整合包括神经元同步( 88年, 89年[],nonsynaptic可塑性现象 90年, 91年]。

在另一个方向,整合可能不是唯一睡眠阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的函数。例如,neocortical-hippocampal交互计算模型研究发现,重播可能援助语义记忆的形成和情景记忆的持续维护所必需的( 92年]。这个结果也支持多个记忆痕迹假设表明情景记忆永远不会成为完全独立的海马体( 93年]。

最后,目前尚不清楚究竟如何回放驱动器整合。例如,我们不知道是否重演最近削弱或加强突触权重建立突触连接。拉希和生 94年)提出,例如,记忆的痕迹被复活是暂时性的稳定,以便他们的稳定和集成到现有的长期记忆。同样,梅塔( 95年]表明,活化擦除记忆痕迹为未来创造一个干净的石板的记忆。在鼠海马切片中能够自发地产生swr,蔻金等。 96年)观察到LTP受损可能是由于swr的存在。这些建议与更广泛的假设相一致的主要目的的睡眠是恢复编码突触降尺度功能网络( 97年]。