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大腦神經(jīng)元能在夢中繼續(xù)演練

2024-08-13 14:09:05來源：人民網(wǎng)

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?div id="d48novz" class="flower left">

，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)鍵詞：大腦神經(jīng)元

責(zé)任編輯：孫知兵

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