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大腦神經(jīng)元能在夢中繼續(xù)演練

時間:2024-08-16 12:15 來源:互聯(lián)網(wǎng)
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在睡眠期間,一些休憩的大腦神經(jīng)元不僅會重播,甚至還會演練。這一發(fā)現(xiàn)是美國萊斯大學(xué)和密歇根大學(xué)團隊在一項關(guān)于睡眠和學(xué)習(xí)的研究中提出的見解。據(jù)近期《自然》雜志、美國萊斯大學(xué)官網(wǎng)消息稱,科學(xué)家們正在以前所未有的視角,研究大腦的單個神經(jīng)元。

有過備考經(jīng)驗的人幾乎都知道“睡前復(fù)習(xí)、事半功倍”。這是因為睡眠有助于將新體驗變?yōu)榉(wěn)定記憶。多年前的研究就曾發(fā)現(xiàn),如果動物在休息前探索新環(huán)境,那么它們大腦中的神經(jīng)元會以重現(xiàn)動物探索過程中軌跡的方式放電,海馬體中許多特殊神經(jīng)元的空間表征,在睡眠期間也是穩(wěn)定的。

但休憩中的大腦能力僅限于此嗎?科學(xué)家此次追蹤了“尖波漣漪”,這是一種在鞏固新記憶中發(fā)揮作用的神經(jīng)元激活模式,它可以標(biāo)記新體驗的哪些部分會被存儲為記憶。

幸運的是,科學(xué)家首次觀察到這些單個神經(jīng)元如何在休憩期間保持穩(wěn)定的空間表征。他們通過測量小睡后(不是一段時間清醒或睡眠不足后)的記憶測試表現(xiàn),展示了所謂的“演練”。

科學(xué)家先是訓(xùn)練小鼠在跑道上來回奔跑,跑道兩端都有“獎勵”。他們觀察了動物海馬體中單個神經(jīng)元在此過程中如何“放電”。通過計算來回多圈的平均放電率,能夠估計神經(jīng)元的位置場,或特定神經(jīng)元最“關(guān)心”的環(huán)境區(qū)域。

科學(xué)家們用到了一種統(tǒng)計機器學(xué)習(xí)方法,其可以利用神經(jīng)元繪制動物夢到的位置的估計值。接下來,再使用這些夢到的位置,估計數(shù)據(jù)集中每個神經(jīng)元的空間調(diào)諧過程。聽起來很復(fù)雜,但這個方法可以證實,對大多數(shù)神經(jīng)元來說,在體驗新環(huán)境期間形成的空間表征,在體驗后的幾個小時內(nèi)都是穩(wěn)定的。

令人驚訝的是,這些神經(jīng)元在睡眠期間所做的事情可不僅僅是穩(wěn)定體驗記憶——當(dāng)科學(xué)家第二次將動物放回到環(huán)境中時,神經(jīng)元的變化確實反映了動物在睡眠時學(xué)到的東西,甚至就好像第二次接觸空間,實際上發(fā)生在動物睡覺時,真實的“第二次”則變成了“重演”。

以往,幾乎所有的可塑性研究(允許神經(jīng)元重新連接和形成新表征的機制),都是關(guān)注動物清醒期間、刺激出現(xiàn)時發(fā)生的情況,F(xiàn)在,人們觀察到的是在睡眠期間沒有相關(guān)刺激時的神奇變化。這一觀察,構(gòu)成了對睡眠期間發(fā)生的神經(jīng)可塑性的直接證據(jù)。(記者 張夢然)

關(guān)閉此頁 (責(zé)任編輯:華仁)
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