文章要點：

• 動物研究表明，大腦通過在睡眠的某些階段“重播”其相關(guān)的神經(jīng)元活動來鞏固記憶，或使其永久化。
• 新研究提供了人類運動皮層睡眠期間回放的第一個證據(jù)，該皮層控制著自主運動。
• 研究結(jié)果為我們?nèi)绾螌W習和形成長期記憶提供了線索，并可能為癱瘓病人的輔助工具開發(fā)提供啟示。

“這是迄今為止在人類睡眠期間看到的來自運動皮層回放的最直接證據(jù)。”——麻省總醫(yī)院神經(jīng)技術(shù)和神經(jīng)恢復中心 Daniel Rubin博士

我們?yōu)槭裁匆X？科學家們對這個問題已經(jīng)爭論了幾千年，但麻省總醫(yī)院的研究人員與布朗大學、退伍軍人事務部和其他一些機構(gòu)的同事合作進行的一項新研究，為解決這個謎團增加了新的線索。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《神經(jīng)科學雜志》（Journal of Neuroscience）上，可能有助于解釋人類如何形成記憶和學習，并最終有助于為受神經(jīng)系統(tǒng)疾病或損傷影響的人開發(fā)輔助工具。

該研究的主要作者麻省總醫(yī)院神經(jīng)技術(shù)和神經(jīng)恢復中心的神經(jīng)科醫(yī)生Daniel Rubin博士解釋說，研究實驗動物的科學家很久以前就發(fā)現(xiàn)了一種稱為“回放”的現(xiàn)象?；胤爬碚撋鲜谴竽X用來記住新信息的策略。如果訓練老鼠穿過迷宮，監(jiān)測設備可以顯示當它穿越正確的路線時，腦細胞或神經(jīng)元的特定模式會亮起放電。Rubin博士表示：“稍后在動物睡覺的時候，你可以看到這些神經(jīng)元會以同樣的順序再次亮起放電?！?科學家們認為，睡眠期間神經(jīng)元放電的這種回放現(xiàn)象是大腦練習新學信息的方式，這使得記憶得以鞏固，即從短期記憶轉(zhuǎn)化為長期記憶。

Daniel Rubin博士

麻省總醫(yī)院神經(jīng)技術(shù)和神經(jīng)恢復中心的神經(jīng)科醫(yī)生

哈佛醫(yī)學院神經(jīng)病學講師

然而，回放只在實驗室動物中得到了令人信服的證明。麻省總醫(yī)院神經(jīng)技術(shù)和神經(jīng)恢復中心的聯(lián)合主任，Sydney S. Cash博士問道：”神經(jīng)科學界存在一個懸而未決的問題：這個關(guān)于我們?nèi)绾螌W習事物的模型在多大程度上反映了我們?nèi)祟愒趯W習事物過程中的真實性？它對不同類型的學習方式都是適用的嗎？”他也是這項研究的共同高級作者。Cash表示，重要的是，了解在學習運動技能時是否會發(fā)生回放現(xiàn)象，有助于指導針對神經(jīng)系統(tǒng)疾病和損傷患者的新療法和工具的開發(fā)。

Sydney S. Cash博士

麻省總醫(yī)院神經(jīng)技術(shù)和神經(jīng)恢復中心的聯(lián)合主任

為了研究回放是否會發(fā)生在人體運動皮層-控制運動的大腦區(qū)域Rubin，Cash和他們的同事招募了一名由于脊髓損傷患有四肢癱瘓的36歲男性，這意味著他無法移動他的上下肢。該患者被確定為T11，是腦機接口設備臨床試驗的參與者，該設備允許他在屏幕上使用計算機光標和鍵盤。

在這項研究中，T11被要求執(zhí)行一項類似于電子游戲 “西蒙（Simon） “的記憶任務，在該游戲中，玩家觀察到一個閃爍的彩色燈光圖案，然后必須回憶并重現(xiàn)該序列。他只需考慮自己手的移動即可控制電腦屏幕上的光標。植入T11運動皮層的傳感器測量了神經(jīng)元的放電模式，這反映了他預期的手部運動，使他能夠在屏幕上移動光標，并在他想要的位置點擊它。這些大腦信號被記錄下來，并以無線方式傳輸?shù)揭慌_計算機。

那天晚上，當T11睡在家里時，他的運動皮層的活動被記錄下來并無線傳輸?shù)诫娔X。Rubin博士表示：“我們發(fā)現(xiàn)的非常令人難以置信，他基本上是在睡夢中玩了一夜的游戲?！?在幾次睡眠中，T11的神經(jīng)元放電模式與當天早些時候進行記憶匹配游戲時發(fā)生的模式完全一致。

魯賓說：“這是迄今為止人類睡眠期間運動皮層回放現(xiàn)象最直接的證據(jù)。研究中檢測到的大部分回放都發(fā)生在慢波睡眠期間，這是一個深度睡眠的階段。有趣的是，當T11處于REM（快速眼動）睡眠時，監(jiān)測到的回放的可能性要小得多，REM睡眠是最常與做夢相關(guān)的階段。Rubin和Cash認為這項工作是了解回放現(xiàn)象及其在人類學習和記憶中所起的作用的基礎(chǔ)。

“我們希望能夠利用這些信息來幫助建立更好的腦機接口，并提出一些范式，幫助人們更快更有效地學習，以便在受傷后重新獲得控制能力。”Cash博士表示：“這項研究極大地受益于我們與參與者的密切互動，他對T11和BrainGate臨床試驗的其他參與者表示感謝?！?/p>

關(guān)于美國麻省總醫(yī)院

麻省總醫(yī)院成立于1811年，是哈佛醫(yī)學院最初設立且規(guī)模最大的教學醫(yī)院。我們擁有全美最大的以醫(yī)院為基礎(chǔ)的研究項目，同時也是美國國立衛(wèi)生研究院研究資金最大的接受者，我們的研究項目橫跨醫(yī)院的20多個臨床部門和中心。麻省總醫(yī)院可以為幾乎每一個專科和次?？啤?nèi)科和外科領(lǐng)域提供精準的診斷和治療。我們的六個多學科護理中心以癌癥、消化系統(tǒng)疾病、心臟病、神經(jīng)內(nèi)科、血管醫(yī)學和創(chuàng)傷中心的創(chuàng)新而聞名世界。另外麻省兒童總醫(yī)院提供全面的小兒保健服務，從初級護理到運用尖端療法診治復雜和罕見的疾病。麻省總醫(yī)院連續(xù)多年被《美國新聞與世界報道》評為美國最頂級醫(yī)院之一，在14項專科排名中均獲得名次的醫(yī)院。在接受評估的近5000家醫(yī)院中，麻省總醫(yī)院自1990年評選舉辦開始便一直占據(jù)榮譽榜頂級醫(yī)院之列。

參考：

原文鏈接:

https://www.massgeneral.org/news/press-release/clues-brain-activity-sleep-could-aid-people-neurologic-disease

編輯：李麗