引言：长期以来，睡眠研究主要聚焦于大脑皮层，其慢波活动被视为反映睡眠压力与稳态调节的核心电生理指标，也奠定了“睡眠是全脑同步状态”的经典认知框架¹。然而，这一框架在面对皮层之外的重要脑区时显得不够完整。作为学习与记忆的关键中枢，海马在睡眠过程中展现出独特而复杂的神经活动模式，例如尖波涟漪（sharp-wave ripples）以及齿状回放电（dentate spikes），这些事件已被证明在记忆回放与巩固中发挥重要作用²。但一个尚未解决的核心问题是：这些海马活动是否像皮层慢波一样，能够直接表征甚至调控睡眠需求？

有趣的是，海马的尖波-涟漪复合体不仅存在于非快速眼动睡眠（NREM）中，也频繁出现在安静清醒（quiet wake）的状态下——例如动物静止、发呆或进行低强度行为的间隙²。这一现象引发了一个颠覆传统的设想：睡眠是否并非必须是全脑统一进入的状态，而可以以“局部睡眠（local sleep）”的形式存在³？换言之，海马体是否能够在个体整体清醒时，独立进入一种类似“睡眠”的功能状态，从而完成自身的恢复与信息处理？这一问题不仅挑战了我们对睡眠本质的理解，也为揭示脑区间在睡眠调控中的分工与协同提供了新的研究视角。

2025年12月11日，美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究团队在Nature Neuroscience上发表了题为A hippocampal‘sharp-wave sleep’state that is dissociable from cortical sleep的研究论文。该研究通过在大鼠中进行连续高密度神经电生理记录，定义了海马体的一种独立于皮层、受内稳态调节的局部“尖波睡眠”状态⁴。

在给大鼠植入Neuropixels探针后，研究人员为了剥夺大鼠睡眠，减少皮层慢波，使用了新物体刺激法；强迫运动法；以及双重剥夺法。并进行了48h的连续记录，结果表明，无论何种睡眠剥夺方法，均成功阻断了皮层慢波 （SWA）的产生，也就是剥夺了行为上的睡眠，但却没有阻断海马尖波（SPW）的产生。（如图1 a-b）

图1 皮层慢波与海马尖波-涟漪在睡眠剥夺下的稳态调节。

为了探索SPW稳态调节的存在，研究人员选取了六个时间点（各1h），对应了不同的睡眠压力的时期的早期（E）和晚期（L），使用线性混合效应模型分析了基线睡眠期间和SD后恢复睡眠期间以及SD早期和晚期的SWA、SPW、Ripple的相关波动。结果表明SPW 受到强烈的稳态调节，且呈现出与SWA不同步的变化规律——它们在长时间清醒期间变得幅度更大、数量更多，而在 NREM 睡眠期间变得更小、频率更低。此外，通过评估海马的θ/δ比值，研究人员发现早期恢复睡眠中SPW 的数量和幅度与先前觉醒的“强度”呈正相关，并且涟漪的数量和频率也出现了类似的改变。（如图2 c-i）

图2 不同阶段的SWA、SPW、Ripple的活动与变化

研究人员进一步分别比较了恢复睡眠早期与节律匹配节点、光相早期的皮层SWA和海马活动，发现当清醒的时间足够长时，海马和皮层睡眠稳态之间就会出现明显的解耦联，让海马而不是皮层进入睡眠状态。这提示了SPW的稳态调节可能独立于皮层的睡眠需求稳态。（如图3 a-c）

图3 皮层与睡眠需求稳态的解耦联

如果SPW反映了睡眠需求，但这种睡眠需求直到 NREM 睡眠才被释放，那么预计在长时间唤醒和早期恢复期间，SPW 速率和幅度之间应存在很强的正相关关系，然而实验结果表明长时间唤醒期间的 SPW 幅度、SPW 速率和涟漪速率与早期恢复睡眠中的相同参数呈负相关，说明SPW 定义了一个单一状态，不符合基于整体行为和皮层活动定义的睡眠和觉醒的规范边界。（如图4 a）

在先前的研究发现，CA1 中慢伽玛与快伽玛比率的增加被认为反映了从在线模式（当外部刺激和编码发生感觉处理和编码时）到离线模式（当先前唤醒体验的重放和离线巩固发生时）的切换⁵。因此，研究人员测试了在整个 48 小时期间，SPW 的存在是否与慢伽马与快伽马的高比率相关，而与行为状态、清醒或 NREM 睡眠无关。结果表明确实如此：慢伽马与快伽马比率在没有 SPW 的清醒期间最低，在SPW存在的清醒期间次高，在 NREM 睡眠期间最高，并且随着每个 1 秒时期内 SPW 的数量逐渐增加。这支持了一个观点，即SPW 与清醒和 NREM 睡眠期间的离线、内部导向模式相关，更进一步说明了SPW定义了一个觉醒与睡眠之外的单一状态。（如图4）

图4 SPW定义了一个觉醒与睡眠之外的单一状态

总而言之，基于上述结果，研究人员提出了一个新概念：“海马尖波睡眠”。它是一种独立于大脑皮层、受到内稳态调节的特殊睡眠状态。这似乎也能解释通宵追剧、熬夜高强度工作之后，那种人还醒着但脑袋懵懵的状态，可能在那时候海马已经先睡了。

[1] Anafi, R. C., Kayser, M. S. & Raizen, D. M. Exploring phylogeny to find the function of sleep. Nat. Rev. Neurosci. 20, 109–116 （2019）.

[2] Buzsáki, G. Hippocampal sharp wave-ripple: a cognitive biomarker for episodic memory and planning. Hippocampus 25, 1073–1188 （2015）.

[3] Vyazovskiy, V. et al. Local sleep in awake rats. Nature 472, 443–447 （2011）.

[4] Findlay, G., Cavelli, M.L., Bugnon, T. et al. A hippocampal ‘sharp-wave sleep’ state that is dissociable from cortical sleep. Nat Neurosci 29, 399–410 （2026）.

[5] Colgin, L. L. et al. Frequency of gamma oscillations routes flow of information in the hippocampus. Nature 462, 353–357 （2009）.

作者：李世斌组 唐文轩