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日期 2022年6月29日
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研究发现,人们睡觉时大脑会练习新的任务

A new study associated with the “大脑之门”财团 offered significant clues about how humans learn and form long-term memories; the 发现 could provide insights for developers of assistive tools for people with paralysis.

普罗维登斯,R.I. [华体会体育首页]-人们为什么要睡觉? 科学家们就这个问题争论了上千年, 但一项新的研究为解开这个谜团提供了新的线索.

发现, 发表在周三的《华体会体育》上, 6月22日, 可能有助于解释人类是如何形成记忆和学习的, 并且最终可能有助于为受神经系统疾病或损伤影响的人开发辅助工具. 这项研究是由马萨诸塞州总医院和华体会体育首页的同事合作进行的, 美国.S. 退伍军人事务部和其他一些机构.

很久以前,研究实验动物的科学家们就发现了一种被称为“重放”的现象,这种现象发生在睡眠中, 博士解释说. 丹尼尔·鲁宾,MGH神经技术和神经恢复中心的主要作者和神经学家. 从理论上讲,回放是大脑用来记忆新信息的一种策略. 如果一只老鼠被训练在迷宫中找到路, 监控设备可以显示出一种特定的脑细胞模式, 或神经元, 当它穿过正确的路线时会发光吗.

“那, 后来,当动物睡着的时候, 你可以看到这些神经元会以同样的顺序再次放电,鲁宾说.

科学家们认为,睡眠期间神经元放电的回放是大脑练习新知识的方式, 是什么让记忆得以巩固, 从短期记忆转化为长期记忆. 然而,这种重现只在实验室动物身上得到了令人信服的证明.

“在神经科学界有一个悬而未决的问题:这个模型在多大程度上适用于人类学习? 对于不同类型的学习来说也是一样吗?神经科医生问. 悉尼的年代. 现金, 他是MGH神经技术和神经恢复中心的联合主任,也是这项研究的资深作者之一. 重要的是, 现金说, 了解运动技能的学习是否会重演,有助于指导神经系统疾病和损伤患者的新疗法和工具的开发.

“华体会体育首页不可思议的‘大脑之门’参与者不仅为建立一个恢复沟通和移动性的系统提供了有益的反馈, 但它们也给华体会体育首页提供了一个难得的机会来推进基本的人类神经科学——了解人类大脑是如何在单个神经元回路的水平上工作的,并利用这些信息来构建下一代恢复性神经技术."

Dr. 雷。 华体会体育首页工程学教授
 
雷。

为了研究回放是否发生在人类运动皮层——大脑中控制运动的区域——研究小组招募了一名36岁的四肢瘫痪男子(也称为四肢瘫痪)。, 这意味着他的上肢和下肢都无法活动, 他的死因是脊髓损伤. 这个男人, 在研究中被确定为T11, 一名参与脑机接口设备临床试验的人是否允许他在屏幕上使用电脑光标和键盘.

这个调查装置是由 “大脑之门”财团, 涉及临床医生的合作努力, 几家机构的神经科学家和工程师的目标是创造恢复通信的技术, 流动性, 神经系统疾病患者的独立性, 受伤, 或者肢体丧失. 该联盟由Dr. 利R. 业务, 他是MGH和退伍军人事务部的重症监护神经学家,也是华体会体育首页的教授 工程学院 附属于大学的 卡尼脑科学研究所.

在研究中, T11被要求执行一项类似于电子游戏《华体会体育》的记忆任务, 在游戏中,玩家观察到彩色灯光闪烁的模式, 然后必须回忆并重现那个序列. 他仅仅通过思考自己手的动作就能控制电脑屏幕上的光标. 植入T11运动皮层的传感器测量了神经元放电的模式, 这反映了他的手部动作, 允许他在屏幕上移动光标,并在他想要的位置点击它. 这些大脑信号被记录下来并无线传输到电脑上.

那天晚上, 而T11则在家里睡觉, 他的运动皮层的活动被记录下来,并无线传输到电脑上. “华体会体育首页的发现令人难以置信,”鲁宾说. “他基本上整夜都在睡觉时玩这款游戏.“有几次, 鲁宾指出, T11在睡眠期间的神经元放电模式与他当天早些时候进行记忆匹配游戏时的模式完全吻合.

BrainGate临床试验参与者讨论睡眠期间运动皮层重放的研究

“这是迄今为止在人类睡眠期间观察到的最直接的运动皮层回放证据,鲁宾说. 研究中发现的大多数回放发生在慢波睡眠中,这是深度睡眠的一个阶段. 有趣的是, 当T11处于快速眼动睡眠时,重放被检测到的可能性要小得多, 这一阶段通常与做梦有关. 研究人员认为这项工作是了解更多华体会体育重播及其在人类学习和记忆中的作用的基础.

“华体会体育首页的希望是,华体会体育首页可以利用这些信息来帮助建立更好的脑机接口,并提出帮助人们更快、更有效地学习的范例,以便在受伤后重新获得控制。,卡什说。, 注意到将这条研究路线从动物转移到人类的重要性. “这种研究从华体会体育首页与参与者的密切互动中受益匪浅,他补充道, 感谢T11和bringate临床试验的其他参与者.

业务对此表示赞同:“华体会体育首页不可思议的大脑之门参与者不仅为创建一个恢复沟通和移动性的系统提供了有益的反馈, 但它们也给华体会体育首页提供了一个难得的机会来推进基本的人类神经科学——了解人类大脑是如何在单个神经元回路的水平上工作的,并利用这些信息来构建下一代恢复性神经技术.”

鲁宾也是哈佛医学院神经学讲师. 卡什是HMS的神经学副教授. 业务是HMS神经学高级讲师. 这项工作得到了美国农业部的支持.S. 退伍军人事务部, 国家神经疾病和中风研究所, 国家心理健康研究所, 现在就征服瘫痪, MGH-Deane研究所, 美国神经病学学会, 以及斯坦福大学霍华德·休斯医学研究所.

这是一个稍微改编的版本 新闻发布会上 作者: 麻省总医院新闻和公共事务.