入睡后，我们的大脑会离线，开启Replay模式，重现清醒时的经历，巩固记忆。此前，科学家们只在啮齿动物等非人类动物身上观察到过这一过程，但在脑机接口的先导临床试验中，麻省总医院、哈佛医学院、布朗大学、加州大学圣地亚哥分校等的一个团队该研究所的研究人员首次观察到2名人类参与者的运动皮层中学习的神经放电序列的重播。当地时间2020年5月5日，《细胞·报告》（CellReports）杂志在线发表了该团队的题为ReplayofLearnedNeuralFiringSequencesduringinRestinHumanMotorCortex（ReplayofLearnedNeuralFiringSequencesduringRestinHumanMotorCortex）放）文件。将传感器置于大脑皮层我们的大脑是人类神经系统中最先进的部分。左右大脑半球表面都有一层灰质，也就是我们常说的“大脑皮层”。雷锋网（公众号：雷锋网）了解到，大脑皮层的地位不容小觑。大脑皮层约有140亿个神经细胞，是思维的器官，支配着全身的一切活动，起着调节身体与周围环境平衡的作用。因此，大脑皮层是人类高级神经活动的物质基础。在大脑皮层中，有一个区域参与计划、控制和执行随意的运动，这就是“运动皮层”。上述研究团队的脑机接口先导临床试验从运动皮层开始——研究人员将两个1.5毫米的96通道硅微电极阵列（96-channelsiliconmicroelectrodearrays）长期放置在参与者的大脑中.微电极阵列）。事实上，该论文的合著者之一BeataJarosiewicz解释了为什么使用硅微电极阵列：用于治疗帕金森病等疾病的电极太大，无法追踪单个神经元的尖峰活动。但我们临床试验中使用的电极阵列是第一个允许在人脑中进行如此详细的神经记录的电极阵列。仅在这一点上，我们的研究是前所未有的。据了解，两名参与者都四肢瘫痪，目前需要依靠呼吸机生活，但仍能说话。参与者T9在参与研究前11个月植入了硅微电极阵列，参与者T10在参与研究前3个月植入了硅微电极阵列。研究人员利用两名参与者大脑运动皮层的放电活动，试图找到“特定学习相关神经放电率序列的离线重播”的直接证据。雷锋网通过美国临床试验数据库ClinicalTrials获悉，该试验名为BrainGate2，上述硅微电极阵列也称为BrainGate2传感器（BrainGate2sensor）。该试验旨在推进脑机接口技术的发展，使四肢瘫痪患者可以利用他们的神经活动来控制计算机、机械臂和其他设备。主要终点是确定BrainGate2神经接口系统的安全性。次要终点是确定BrainGate2的可行性并为后续大型临床研究建立参数。从下图可以看出，该试验于2009年5月开始，预计将于2022年12月完成。研究人员每周至少对参与者进行一次神经记录，持续至少一年。以想象的方式参与游戏其实实验的过程可以用下图直观的表示。具体来说，两名参与者参与了一场“序列复制游戏”（sequence-copyinggame），该游戏类似于80年代的记忆游戏，名为《西蒙》（REPEAT）。在游戏视频中，有四块有两种颜色的方块，按不同的顺序点亮，玩家需要重复特定的顺序才能再次点亮颜色的方块。本游戏在实验中的特别之处在于，参与者无需移动手臂，只需用意念想象自己是在用手控制光标快速移动，并按顺序击中正确的快速准确地记忆。色块。据悉，研究人员要求参与者在玩游戏前后（约20分钟）小睡片刻（每人20-30分钟）。大脑中大量神经元的尖峰活动。基于以上特点，判断BrainGate2是否可靠，重复（repeat）和控制（control）序列的数量是一个重要的衡量标准。根据该论文，整个过程中出现了66次重复序列和22次控制序列。实验表明，从赛前休息到赛后休息，重复序列相关性增加的幅度大于控制序列相关性；同时，参与者大脑的神经元放电模式在比赛过程中和赛后休息时是一样的，这就是人脑睡眠。“离线重播”的直接证据。正如BeataJarosiewicz所说：这是人类大脑在睡眠中重放清醒学习的第一个直接证据，这可能有助于巩固记忆。几十年来，我们已经在其他动物身上研究了与大脑重播相关的记忆巩固机制，这实际上也适用于人类。值得一提的是，该研究团队来自BrainGate，这是一个专注于开发恢复性神经接口的科学和医学的学术研究联盟。其成员包括布朗大学、麻省总医院、凯斯西储大学和斯坦福大学。与NeuraLink（马斯克创立）、Kernel一起，跻身美国侵入式脑机接口研究领域的第一梯队。在未来的研究方向上，团队希望探索大脑重放机制与记忆形成之间的潜在联系。
