大腦神經(jīng)元能在夢(mèng)中繼續(xù)演練
在睡眠期間,一些休憩的大腦神經(jīng)元不僅會(huì)重播,甚至還會(huì)演練。這一發(fā)現(xiàn)是美國(guó)萊斯大學(xué)和密歇根大學(xué)團(tuán)隊(duì)在一項(xiàng)關(guān)于睡眠和學(xué)習(xí)的研究中提出的見(jiàn)解。據(jù)近期《自然》雜志、美國(guó)萊斯大學(xué)官網(wǎng)消息稱(chēng),科學(xué)家們正在以前所未有的視角,研究大腦的單個(gè)神經(jīng)元。
有過(guò)備考經(jīng)驗(yàn)的人幾乎都知道“睡前復(fù)習(xí)、事半功倍”。這是因?yàn)樗哂兄趯⑿麦w驗(yàn)變?yōu)榉€(wěn)定記憶。多年前的研究就曾發(fā)現(xiàn),如果動(dòng)物在休息前探索新環(huán)境,那么它們大腦中的神經(jīng)元會(huì)以重現(xiàn)動(dòng)物探索過(guò)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(yàn)的哪些部分會(huì)被存儲(chǔ)為記憶。
幸運(yùn)的是,科學(xué)家首次觀察到這些單個(gè)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(guò)測(cè)量小睡后(不是一段時(shí)間清醒或睡眠不足后)的記憶測(cè)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(lái)回奔跑,跑道兩端都有“獎(jiǎng)勵(lì)”。他們觀察了動(dòng)物海馬體中單個(gè)神經(jīng)元在此過(guò)程中如何“放電”。通過(guò)計(jì)算來(lái)回多圈的平均放電率,能夠估計(jì)神經(jīng)元的位置場(chǎng),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(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)方法,其可以利用神經(jīng)元繪制動(dòng)物夢(mèng)到的位置的估計(jì)值。接下來(lái),再使用這些夢(mèng)到的位置,估計(jì)數(shù)據(jù)集中每個(gè)神經(jīng)元的空間調(diào)諧過(guò)程。聽(tīng)起來(lái)很復(fù)雜,但這個(gè)方法可以證實(shí),對(duì)大多數(shù)神經(jīng)元來(lái)說(shuō),在體驗(yàn)新環(huán)境期間形成的空間表征,在體驗(yàn)后的幾個(gè)小時(shí)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(yàn)記憶——當(dāng)科學(xué)家第二次將動(dòng)物放回到環(huán)境中時(shí),神經(jīng)元的變化確實(shí)反映了動(dòng)物在睡眠時(shí)學(xué)到的東西,甚至就好像第二次接觸空間,實(shí)際上發(fā)生在動(dòng)物睡覺(jué)時(shí),真實(shí)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(jī)制),都是關(guān)注動(dòng)物清醒期間、刺激出現(xiàn)時(shí)發(fā)生的情況。現(xiàn)在,人們觀察到的是在睡眠期間沒(méi)有相關(guān)刺激時(shí)的神奇變化。這一觀察,構(gòu)成了對(duì)睡眠期間發(fā)生的神經(jīng)可塑性的直接證據(jù)。(記者 張夢(mèng)然)
關(guān)鍵詞: 大腦神經(jīng)元
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