文章要點(diǎn)：

• 動(dòng)物研究表明，大腦通過(guò)在睡眠的某些階段“重播”其相關(guān)的神經(jīng)元活動(dòng)來(lái)鞏固記憶，或使其永久化。
• 新研究提供了人類運(yùn)動(dòng)皮層睡眠期間回放的第一個(gè)證據(jù)，該皮層控制著自主運(yùn)動(dòng)。
• 研究結(jié)果為我們?nèi)绾螌W(xué)習(xí)和形成長(zhǎng)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(lái)自運(yùn)動(dòng)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(fù)中心 Daniel Rubin博士

我們?yōu)槭裁匆X？科學(xué)家們對(duì)這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)爭(zhēng)論了幾千年，但麻省總醫(yī)院的研究人員與布朗大學(xué)、退伍軍人事務(wù)部和其他一些機(jī)構(gòu)的同事合作進(jìn)行的一項(xiàng)新研究，為解決這個(gè)謎團(tuán)增加了新的線索。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《神經(jīng)科學(xué)雜志》（Journal of Neuroscience）上，可能有助于解釋人類如何形成記憶和學(xué)習(xí)，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(fù)中心的神經(jīng)科醫(yī)生Daniel Rubin博士解釋說(shuō)，研究實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的科學(xué)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(lái)記住新信息的策略。如果訓(xùn)練老鼠穿過(guò)迷宮，監(jiān)測(cè)設(shè)備可以顯示當(dāng)它穿越正確的路線時(shí)，腦細(xì)胞或神經(jīng)元的特定模式會(huì)亮起放電。Rubin博士表示：“稍后在動(dòng)物睡覺的時(shí)候，你可以看到這些神經(jīng)元會(huì)以同樣的順序再次亮起放電?！?科學(xué)家們認(rèn)為，睡眠期間神經(jīng)元放電的這種回放現(xiàn)象是大腦練習(xí)新學(xué)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(zhǎng)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(fù)中心的神經(jīng)科醫(yī)生

哈佛醫(yī)學(xué)院神經(jīng)病學(xué)講師

然而，回放只在實(shí)驗(yàn)室動(dòng)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(fù)中心的聯(lián)合主任，Sydney S. Cash博士問(wèn)道：”神經(jīng)科學(xué)界存在一個(gè)懸而未決的問(wèn)題：這個(gè)關(guān)于我們?nèi)绾螌W(xué)習(xí)事物的模型在多大程度上反映了我們?nèi)祟愒趯W(xué)習(xí)事物過(guò)程中的真實(shí)性？它對(duì)不同類型的學(xué)習(xí)方式都是適用的嗎？”他也是這項(xiàng)研究的共同高級(jí)作者。Cash表示，重要的是，了解在學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)技能時(shí)是否會(huì)發(fā)生回放現(xiàn)象，有助于指導(dǎo)針對(duì)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(fù)中心的聯(lián)合主任

為了研究回放是否會(huì)發(fā)生在人體運(yùn)動(dòng)皮層-控制運(yùn)動(dòng)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(wú)法移動(dòng)他的上下肢。該患者被確定為T11，是腦機(jī)接口設(shè)備臨床試驗(yàn)的參與者，該設(shè)備允許他在屏幕上使用計(jì)算機(jī)光標(biāo)和鍵盤。

在這項(xiàng)研究中，T11被要求執(zhí)行一項(xiàng)類似于電子游戲 “西蒙（Simon） “的記憶任務(wù)，在該游戲中，玩家觀察到一個(gè)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(dòng)即可控制電腦屏幕上的光標(biāo)。植入T11運(yùn)動(dòng)皮層的傳感器測(cè)量了神經(jīng)元的放電模式，這反映了他預(yù)期的手部運(yùn)動(dòng)，使他能夠在屏幕上移動(dòng)光標(biāo)，并在他想要的位置點(diǎn)擊它。這些大腦信號(hào)被記錄下來(lái)，并以無(wú)線方式傳輸?shù)揭慌_(tái)計(jì)算機(jī)。

那天晚上，當(dāng)T11睡在家里時(shí)，他的運(yùn)動(dòng)皮層的活動(dòng)被記錄下來(lái)并無(wú)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(mèng)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(dāng)天早些時(shí)候進(jìn)行記憶匹配游戲時(shí)發(fā)生的模式完全一致。

魯賓說(shuō)：“這是迄今為止人類睡眠期間運(yùn)動(dòng)皮層回放現(xiàn)象最直接的證據(jù)。研究中檢測(cè)到的大部分回放都發(fā)生在慢波睡眠期間，這是一個(gè)深度睡眠的階段。有趣的是，當(dāng)T11處于REM（快速眼動(dòng)）睡眠時(shí)，監(jiān)測(cè)到的回放的可能性要小得多，REM睡眠是最常與做夢(mèng)相關(guān)的階段。Rubin和Cash認(rèn)為這項(xiàng)工作是了解回放現(xiàn)象及其在人類學(xué)習(xí)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(lái)幫助建立更好的腦機(jī)接口，并提出一些范式，幫助人們更快更有效地學(xué)習(xí)，以便在受傷后重新獲得控制能力。”Cash博士表示：“這項(xiàng)研究極大地受益于我們與參與者的密切互動(dòng)，他對(duì)T11和BrainGate臨床試驗(yàn)的其他參與者表示感謝。”

關(guān)于美國(guó)麻省總醫(yī)院

麻省總醫(yī)院成立于1811年，是哈佛醫(yī)學(xué)院最初設(shè)立且規(guī)模最大的教學(xué)醫(yī)院。我們擁有全美最大的以醫(yī)院為基礎(chǔ)的研究項(xiàng)目，同時(shí)也是美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院研究資金最大的接受者，我們的研究項(xiàng)目橫跨醫(yī)院的20多個(gè)臨床部門和中心。麻省總醫(yī)院可以為幾乎每一個(gè)?？坪痛螌？?、內(nèi)科和外科領(lǐng)域提供精準(zhǔn)的診斷和治療。我們的六個(gè)多學(xué)科護(hù)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(xué)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(wù)，從初級(jí)護(hù)理到運(yùn)用尖端療法診治復(fù)雜和罕見的疾病。麻省總醫(yī)院連續(xù)多年被《美國(guó)新聞與世界報(bào)道》評(píng)為美國(guó)最頂級(jí)醫(yī)院之一，在14項(xiàng)?？婆琶芯@得名次的醫(yī)院。在接受評(píng)估的近5000家醫(yī)院中，麻省總醫(yī)院自1990年評(píng)選舉辦開始便一直占據(jù)榮譽(yù)榜頂級(jí)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