人类大脑回放新记忆的速度是清醒休息时的20倍

　　

根据6月8日发表在《细胞报告》杂志上的一项研究，清醒休息时的神经回放可能有助于人类对动作序列的记忆巩固。大脑成像结果显示，一个代表人们正在学习的一个行为序列的神经网络快速、反复地重新激活——大约是新记忆的20倍——尤其是在他们暂停练习的时候。

美国国立卫生研究院下属的国家神经疾病和中风研究所的高级研究作者莱昂纳多·g·科恩(@LeonardoGCohen)说:“这是在人类身上首次证明，通过练习，新学习的技能会在清醒时被重复。”“这项研究也是第一次表明，在清醒状态下的重放预示着技能的快速巩固，而这种技能与早期学习有关。”

当学习一项新技能时，当经常休息的时候穿插练习模块，记忆的巩固和表现会得到提高。这种现象被称为间隔效应，在各种任务中都得到了证实。清醒巩固发生在几秒钟或几分钟内，其强度大约是需要睡眠的过夜巩固的经典研究的四倍。

但目前还不清楚的是，在清醒休息期间，大脑是如何将离散的动作表征结合为统一的、时间精确的技能的。一种可能的机制是神经重放——代表休息期间行为序列的神经活动模式的时间压缩再激活。该研究的第一作者，nds的Ethan R. Buch说:“很有可能，在清醒时的回放，通过离线再现先前的练习，促进了清醒时技能的巩固——这个问题还没有在人类或动物模型中研究过。”

为了验证这一想法，研究人员使用了一种叫做脑磁图(MEG)的大脑成像技术。30名受试者在36次10秒的试验中反复在键盘上尽可能快地输入“41324”，间隔在10秒的休息期间。脑磁图数据显示，按键序列的神经回放发生在清醒休息期间。

神经回放只持续了50毫秒——比实际行为快20倍。与训练前或训练后的休息时间相比，在两轮训练之间的休息期间，这些重赛事件的频率约为三倍。此外，与前11次实验相比，前11次实验学习速度更快，重放的频率更高。此外，更大的技能巩固与更频繁的重放事件在休息期间的练习期间。

神经重播招募了包括海马区、感觉运动区和内嗅区在内的大脑网络。“在程序运动记忆回放过程中，海马和中颞叶活动的强烈参与是令人惊讶的，因为这种类型的记忆通常被认为不需要海马的贡献，”Buch说。“综合来看，我们的数据表明，频繁、快速的清醒回放强化了之前练习中所学到的海马体和新皮层之间的联系——这一过程与提高随后的表现和清醒时技能的巩固有关。”

接下来，研究人员计划使用非侵入性的大脑刺激来测试清醒时的重放是否在早期技能学习中起因果作用，并确定快速巩固是否支持其他类型的记忆。科恩说:“最终，了解清醒回放对技能学习很重要的特征，可能有助于优化治疗方案，或识别出更好的大脑刺激策略，以提高中风等脑损伤后的康复效果。”

＃＃＃

Cell Reports, Buch et al.: "Consolidation of human skill linked to waking hippocampo-neocortical replay" https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00539-8