本報(bào)訊?6月8日，發(fā)表于《細(xì)胞報(bào)告》的一項(xiàng)研究顯示，人們在清醒狀態(tài)下休息時(shí)，大腦的神經(jīng)回放可能有助于鞏固對(duì)動(dòng)作的記憶。大腦成像結(jié)果顯示，這時(shí)代表人們正在學(xué)習(xí)行為序列的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速、反復(fù)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(xí)的時(shí)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(fēng)研究所（NINDS）的Leonardo G. Cohen說：“這是首次在人類身上證明，通過練習(xí)，新學(xué)習(xí)的技能會(huì)在清醒時(shí)被重復(fù)播放。這項(xiàng)研究也首次表明，在清醒狀態(tài)下的回放預(yù)示著技能的快速鞏固，且這種技能與早期學(xué)習(xí)有關(guān)?！?/p>

人們在學(xué)習(xí)一項(xiàng)新技能時(shí)，如果能時(shí)常在休息時(shí)穿插練習(xí)，記憶就會(huì)得到鞏固。這種現(xiàn)象被稱為間隔效應(yīng)，并在各種任務(wù)中都得到了證實(shí)。這種清醒鞏固發(fā)生在幾秒鐘或幾分鐘內(nèi)，其強(qiáng)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(dòng)作表征結(jié)合為統(tǒng)一、時(shí)間精確的技能。一種可能的機(jī)制是神經(jīng)回放，這涉及行為序列的神經(jīng)活動(dòng)被暫時(shí)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(shí)的神經(jīng)回放，通過‘離線’再現(xiàn)了先前的練習(xí)，促進(jìn)了技能的鞏固——這個(gè)問題還沒有在人類或動(dòng)物模型中研究過?！?/p>

為了驗(yàn)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(shù)。30名受試者在36次10秒的實(shí)驗(yàn)中反復(fù)在鍵盤上盡可能快地輸入“41324”，每次有10秒的間隔休息時(shí)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(shí)際行為快20倍。與訓(xùn)練前后相比，這些回放在訓(xùn)練之間的休息期發(fā)生的頻率大約是平時(shí)的3倍。與后11次實(shí)驗(yàn)相比，在前11次實(shí)驗(yàn)中，回放的頻率更高，且實(shí)驗(yàn)對(duì)象的學(xué)習(xí)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(guān)。

神經(jīng)回放涉及海馬區(qū)、感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)和內(nèi)嗅區(qū)等大腦網(wǎng)絡(luò)。“在程序運(yùn)動(dòng)記憶回放過程中，海馬體和中顳葉活動(dòng)的強(qiáng)烈參與是令人驚訝的，因?yàn)檫@類記憶通常被認(rèn)為不需要海馬體的貢獻(xiàn)。”Buch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(qiáng)化了之前練習(xí)中學(xué)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(shí)技能的鞏固有關(guān)?！?/p>

接下來，研究人員計(jì)劃使用非侵入性大腦刺激測試清醒時(shí)的回放是否在早期技能學(xué)習(xí)中起作用，并確定快速鞏固是否支持其他類型的記憶。“最終，了解清醒回放對(duì)技能學(xué)習(xí)的作用，可能有助于優(yōu)化治療方案，或識(shí)別出更好的大腦刺激策略，以提高中風(fēng)等腦損傷的康復(fù)效果。”Cohen說。（馮維維）

相關(guān)論文信息：

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00539-8

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