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本報訊?6月8日，發(fā)表于《細胞報告》的一項研究顯示，人們在清醒狀態(tài)下休息時，大腦的神經(jīng)回放可能有助于鞏固對動作的記憶。大腦成像結果顯示，這時代表人們正在學習行為序列的神經(jīng)網(wǎng)絡快速、反復地重新激活——大約是形成新記憶速度的20倍，尤其是在他們暫停練習的時候。
該研究通訊作者、美國國立衛(wèi)生研究院國家神經(jīng)疾病和中風研究所（NINDS）的Leonardo G. Cohen說：“這是首次在人類身上證明，通過練習，新學習的技能會在清醒時被重復播放。這項研究也首次表明，在清醒狀態(tài)下的回放預示著技能的快速鞏固，且這種技能與早期學習有關?！?/p>
人們在學習一項新技能時，如果能時常在休息時穿插練習，記憶就會得到鞏固。這種現(xiàn)象被稱為間隔效應，并在各種任務中都得到了證實。這種清醒鞏固發(fā)生在幾秒鐘或幾分鐘內(nèi)，其強度大約是需要睡眠的過夜鞏固的4倍。
但目前還不清楚，在清醒休息期間，大腦如何將離散的動作表征結合為統(tǒng)一、時間精確的技能。一種可能的機制是神經(jīng)回放，這涉及行為序列的神經(jīng)活動被暫時壓縮再激活。該研究第一作者、NINDS的Ethan R. Buch說：“很可能，在清醒時的神經(jīng)回放，通過‘離線’再現(xiàn)了先前的練習，促進了技能的鞏固——這個問題還沒有在人類或動物模型中研究過?！?/p>
為了驗證這一想法，研究人員使用了一種名為腦磁造影（MEG）的大腦成像技術。30名受試者在36次10秒的實驗中反復在鍵盤上盡可能快地輸入“41324”，每次有10秒的間隔休息時間。數(shù)據(jù)顯示，按鍵順序的神經(jīng)回放發(fā)生在清醒休息期間。
神經(jīng)回放只持續(xù)了50毫秒——比實際行為快20倍。與訓練前后相比，這些回放在訓練之間的休息期發(fā)生的頻率大約是平時的3倍。與后11次實驗相比，在前11次實驗中，回放的頻率更高，且實驗對象的學習速度更快。此外，更大的技能鞏固與休息期間更頻繁的回放有關。
神經(jīng)回放涉及海馬區(qū)、感覺運動區(qū)和內(nèi)嗅區(qū)等大腦網(wǎng)絡。“在程序運動記憶回放過程中，海馬體和中顳葉活動的強烈參與是令人驚訝的，因為這類記憶通常被認為不需要海馬體的貢獻?！盉uch說，“綜合來看，我們的數(shù)據(jù)表明，頻繁、快速的清醒期回放強化了之前練習中學到的海馬體和新皮層之間的聯(lián)系——這一過程與提高隨后的表現(xiàn)和清醒時技能的鞏固有關?！?/p>
接下來，研究人員計劃使用非侵入性大腦刺激測試清醒時的回放是否在早期技能學習中起作用，并確定快速鞏固是否支持其他類型的記憶?！白罱K，了解清醒回放對技能學習的作用，可能有助于優(yōu)化治療方案，或識別出更好的大腦刺激策略，以提高中風等腦損傷的康復效果?！盋ohen說。（馮維維）
相關論文信息：
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00539-8
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