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“這是迄今為止在人類(lèi)睡眠期間看到的來(lái)自運動(dòng)皮層回放的最直接證據?！?/p>

——麻省總醫院神經(jīng)技術(shù)和神經(jīng)恢復中心 Daniel Rubin 博士

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科學(xué)家們對這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)爭論了幾千年，但麻省總醫院的研究人員與布朗大學(xué)、退伍軍人事務(wù)部和其他一些機構的同事合作進(jìn)行的一項新研究，為解決這個(gè)謎團增加了新的線(xiàn)索。

他們的研究結果發(fā)表在《神經(jīng)科學(xué)雜志》（Journal of Neuroscience）上，可能有助于解釋人類(lèi)如何形成記憶和學(xué)習，并最終有助于為受神經(jīng)系統疾病或損傷影響的人開(kāi)發(fā)輔助工具。

該研究的主要作者麻省總醫院神經(jīng)技術(shù)和神經(jīng)恢復中心的神經(jīng)科醫生Daniel Rubin博士解釋說(shuō)，研究實(shí)驗動(dòng)物的科學(xué)家很久以前就發(fā)現了一種稱(chēng)為“回放”的現象。

回放理論上是大腦用來(lái)記住新信息的策略。如果訓練老鼠穿過(guò)迷宮，監測設備可以顯示當它穿越正確的路線(xiàn)時(shí)，腦細胞或神經(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(jué)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?！?/p>

科學(xué)家們認為，睡眠期間神經(jīng)元放電的這種回放現象是大腦練習新學(xué)信息的方式，這使得記憶得以鞏固，即從短期記憶轉化為長(cháng)期記憶。

Daniel Rubin博士

然而，回放只在實(shí)驗室動(dòng)物中得到了令人信服的證明。

麻省總醫院神經(jīng)技術(shù)和神經(jīng)恢復中心的聯(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)于我們如何學(xué)習事物的模型在多大程度上反映了我們人類(lèi)在學(xué)習事物過(guò)程中的真實(shí)性？它對不同類(lèi)型的學(xué)習方式都是適用的嗎？"他也是這項研究的共同高級作者。

Cash 表示，重要的是，了解在學(xué)習運動(dòng)技能時(shí)是否會(huì )發(fā)生回放現象，有助于指導針對神經(jīng)系統疾病和損傷患者的新療法和工具的開(kāi)發(fā)。

Sydney S. Cash 博士

為了研究回放是否會(huì )發(fā)生在人體運動(dòng)皮層-控制運動(dòng)的大腦區域 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(zhù)他無(wú)法移動(dòng)他的上下肢。該患者被確定為 T11，是腦機接口設備臨床試驗的參與者，該設備允許他在屏幕上使用計算機光標和鍵盤(pán)。

在這項研究中，T11 被要求執行一項類(lèi)似于電子游戲 "西蒙（Simon）"的記憶任務(wù)，在該游戲中，玩家觀(guān)察到一個(gè)閃爍的彩色燈光圖案，然后必須回憶并重現該序列。他只需考慮自己手的移動(dòng)即可控制電腦屏幕上的光標。

植入 T11 運動(dòng)皮層的傳感器測量了神經(jīng)元的放電模式，這反映了他預期的手部運動(dòng)，使他能夠在屏幕上移動(dòng)光標，并在他想要的位置點(diǎn)擊它。這些大腦信號被記錄下來(lái)，并以無(wú)線(xiàn)方式傳輸到一臺計算機。

那天晚上，當 T11 睡在家里時(shí)，他的運動(dòng)皮層的活動(dòng)被記錄下來(lái)并無(wú)線(xiàn)傳輸到電腦。Rubin 博士表示：“我們發(fā)現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。

Rubin 說(shuō)：“這是迄今為止人類(lèi)睡眠期間運動(dòng)皮層回放現象最直接的證據。研究中檢測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 T11 處于 REM（快速眼動(dòng)）睡眠時(shí)，監測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 認為這項工作是了解回放現象及其在人類(lèi)學(xué)習和記憶中所起的作用的基礎。

“我們希望能夠利用這些信息來(lái)幫助建立更好的腦機接口，并提出一些范式，幫助人們更快更有效地學(xué)習，以便在受傷后重新獲得控制能力?！盋ash 博士表示：“這項研究極大地受益于我們與參與者的密切互動(dòng)，他對 T11 和 BrainGate 臨床試驗的其他參與者表示感謝?！?/p>

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