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本報訊 6月8日，發表於(yu) 《細胞報告》的一項研究顯示，人們(men) 在清醒狀態下休息時，大腦的神經回放可能有助於(yu) 鞏固對動作的記憶。大腦成像結果顯示，這時代表人們(men) 正在學習(xi) 行為(wei) 序列的神經網絡快速、反複地重新激活——大約是形成新記憶速度的20倍，尤其是在他們(men) 暫停練習(xi) 的時候。
該研究通訊作者、美國國立衛生研究院國家神經疾病和中風研究所（NINDS）的Leonardo G. Cohen說：“這是首次在人類身上證明，通過練習(xi) ，新學習(xi) 的技能會(hui) 在清醒時被重複播放。這項研究也首次表明，在清醒狀態下的回放預示著技能的快速鞏固，且這種技能與(yu) 早期學習(xi) 有關(guan) 。”
人們(men) 在學習(xi) 一項新技能時，如果能時常在休息時穿插練習(xi) ，記憶就會(hui) 得到鞏固。這種現象被稱為(wei) 間隔效應，並在各種任務中都得到了證實。這種清醒鞏固發生在幾秒鍾或幾分鍾內(nei) ，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(wei) 統一、時間精確的技能。一種可能的機製是神經回放，這涉及行為(wei) 序列的神經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，在清醒時的神經回放，通過‘離線’再現了先前的練習(xi) ，促進了技能的鞏固——這個(ge) 問題還沒有在人類或動物模型中研究過。”
為(wei) 了驗證這一想法，研究人員使用了一種名為(wei) 腦磁造影（MEG）的大腦成像技術。30名受試者在36次10秒的實驗中反複在鍵盤上盡可能快地輸入“41324”，每次有10秒的間隔休息時間。數據顯示，按鍵順序的神經回放發生在清醒休息期間。
神經回放隻持續了50毫秒——比實際行為(wei) 快20倍。與(yu) 訓練前後相比，這些回放在訓練之間的休息期發生的頻率大約是平時的3倍。與(yu) 後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(xi) 速度更快。此外，更大的技能鞏固與(yu) 休息期間更頻繁的回放有關(guan) 。
神經回放涉及海馬區、感覺運動區和內(nei) 嗅區等大腦網絡。“在程序運動記憶回放過程中，海馬體(ti) 和中顳葉活動的強烈參與(yu) 是令人驚訝的，因為(wei) 這類記憶通常被認為(wei) 不需要海馬體(ti) 的貢獻。”Buch說，“綜合來看，我們(men) 的數據表明，頻繁、快速的清醒期回放強化了之前練習(xi) 中學到的海馬體(ti) 和新皮層之間的聯係——這一過程與(yu) 提高隨後的表現和清醒時技能的鞏固有關(guan) 。”
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(xi) 中起作用，並確定快速鞏固是否支持其他類型的記憶。“最終，了解清醒回放對技能學習(xi) 的作用，可能有助於(yu) 優(you) 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(shang) 的康複效果。”Cohen說。（馮(feng) 維維）
相關(guan) 論文信息：
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00539-8
《中國科學報》 (2021-06-10 第2版 國際)
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