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圖片來源：Pixabay

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來源 Cell Press

編譯 戚譯引

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生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們，勞逸結(jié)合很重要，適當(dāng)放松能讓人以更好的狀態(tài)投入學(xué)習(xí)、工作。近日發(fā)表的一項(xiàng)新研究還發(fā)現(xiàn)，在清醒的休息狀態(tài)，大腦活動(dòng)能夠以 20 倍的速度“回放”剛剛學(xué)過的動(dòng)作序列，這個(gè)過程可能對(duì)記憶鞏固非常重要。該研究 6 月 8 日在《細(xì)胞報(bào)告》（Cell Reports）發(fā)表。

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“我們的研究首次證明，人類清醒時(shí)會(huì)對(duì)剛學(xué)過的技能進(jìn)行神經(jīng)回放。這也是第一次證明，清醒時(shí)的神經(jīng)重放活動(dòng)能夠預(yù)測(cè)記憶的快速鞏固，這對(duì)早期學(xué)習(xí)至關(guān)重要?！毖芯抠Y深作者 Leonardo G. Cohen 說。Cohen 就職于美國(guó)國(guó)立神經(jīng)疾病和中風(fēng)研究所（NINDS），這是美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的一個(gè)下屬機(jī)構(gòu)。

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休息時(shí)大腦在做什么？

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當(dāng)學(xué)習(xí)一項(xiàng)新技能時(shí)，如果在練習(xí)時(shí)間內(nèi)頻繁插入休息時(shí)間，記憶鞏固和表現(xiàn)就會(huì)得到改善。這種現(xiàn)象稱為間隔效應(yīng)（spacing effect），已在多種任務(wù)中得到證明。清醒時(shí)的記憶鞏固發(fā)生在幾秒鐘到幾分鐘內(nèi)，其鞏固幅度大約是經(jīng)典研究所關(guān)注的睡眠后記憶鞏固的 4 倍。

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但直到目前，科學(xué)界尚不清楚大腦如何在靜息態(tài)（即清醒的放松狀態(tài)）將離散的動(dòng)作表征結(jié)合成統(tǒng)一的、具有明確時(shí)間順序動(dòng)作的技能。一種可能的機(jī)制是神經(jīng)重放（neural replay），即在休息的時(shí)候，代表行為序列的神經(jīng)活動(dòng)模式重新活躍，并且時(shí)間上發(fā)生了壓縮，仿佛神經(jīng)活動(dòng)被添加了“快進(jìn)”。研究第一作者、NINDS 的 Ethan R. Buch 說：“靜息態(tài)的神經(jīng)重放可能通過離線重演先前的練習(xí)，在清醒狀態(tài)下促進(jìn)技能的鞏固，此前這個(gè)問題尚未在人類或動(dòng)物模型中進(jìn)行過研究。”

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勞逸結(jié)合的真相

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為了驗(yàn)證這一想法，研究人員使用了一種稱為腦磁圖 （magnetoencephalography，MEG）的大腦成像技術(shù)。30 名受試者在鍵盤上盡可能快速、準(zhǔn)確地反復(fù)輸入“41324”，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng) 10 秒，重復(fù) 36 次，兩次實(shí)驗(yàn)之間休息 10 秒。MEG 數(shù)據(jù)顯示，他們的大腦在靜息態(tài)發(fā)生了按鍵序列的神經(jīng)重放。

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神經(jīng)重放僅持續(xù) 50 毫秒，速度達(dá)到了實(shí)際動(dòng)作的 20 倍。與訓(xùn)練前或訓(xùn)練后的休息時(shí)間相比，在兩次練習(xí)之間的休息時(shí)間，神經(jīng)重放的頻率大約要高出三倍。此外，與前 11 次實(shí)驗(yàn)相比，在最后 11 次實(shí)驗(yàn)之間的休息時(shí)間，神經(jīng)重放的頻率更高，此時(shí)受試者學(xué)習(xí)速度更快。此外，在練習(xí)期間的休息中重播事件更頻繁，與更大幅度的技能鞏固相關(guān)。

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神經(jīng)重放涉及的大腦網(wǎng)絡(luò)包括海馬區(qū)、感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)和內(nèi)嗅區(qū)?！昂ｑR和顳葉在程序性運(yùn)動(dòng)記憶中的深度參與令人驚訝，因?yàn)檫@種類型的記憶活動(dòng)通常被認(rèn)為不需要海馬的參與，”Buch 說，“總的來說，我們的數(shù)據(jù)表明，靜息態(tài)頻繁、快速的神經(jīng)重放會(huì)強(qiáng)化在先前練習(xí)中激活的的海馬體和新皮層的關(guān)聯(lián)，這個(gè)過程與提高后續(xù)表現(xiàn)、在清醒時(shí)鞏固技能相關(guān)?！?/p>

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展望未來，研究人員計(jì)劃使用非侵入性腦刺激，測(cè)試清醒的重放是否在早期技能學(xué)習(xí)中起因果作用，并確定快速鞏固是否也能強(qiáng)化其他類型的記憶。“最后，了解對(duì)技能學(xué)習(xí)很重要的清醒重放特征，有助于優(yōu)化治療方案或確定更好的腦刺激策略，改善中風(fēng)等腦損傷后的康復(fù)治療效果，”Cohen 說。

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參考來源：

https://eurekalert.org/pub_releases/2021-06/cp-hbr060321.php?


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