睡前随便看几页或几句话，醒来发现印象深刻。不知道大家有没有过类似的经历？科学家们一直想研究这种现象，但此前受限于技术条件，很难采集到夜间人脑中较弱的神经活动信号。随着最近脑机接口数据无线传输的发展，机会终于来了。在涉及志愿者的实验中，研究人员获得了人类大脑运动皮层在睡眠期间“重播”白天活动的第一个直接证据。该论文的第一作者、哈佛医学院的丹尼尔·鲁宾说：我们的发现非常不可思议。他（志愿者）基本上是在睡觉的时候自动练了一整夜。相关论文发表在神经科学领域知名期刊TheJournalofNeuroscience上。大脑在你睡觉时学习得更快。这名代号为T11的志愿者因脊髓损伤不幸四肢瘫痪。他植入了BrainGate项目组的侵入式脑机接口电极，这是去年参与心智打字研究的T5老人用的同一套设备。在这个实验中，T11需要在白天玩一个简单的电子游戏：先观察彩色区域亮起的顺序，然后根据记忆控制光标按顺序移动。这是脑机接口研究中的经典任务，神经活动的模式相对容易捕捉和识别，之前在相关研究中多次出现。连续十天，T11需要在下午13:45到16:00进行训练，从晚上23:00睡到第二天早上9:00。在训练过程中，脑机接口实时解码记录了他大脑运动皮层的神经活动。T11并没有被告知实验的具体内容，只是说他照常进行恢复训练，晚上照常入睡。但在那十天里，研究人员将他睡觉时脑机接口记录的数据与白天记录的数据进行了比较。在用卡尔曼滤波等方法处理数据后，发现夜间的神经元以比预期更高的频率间隔重播白天的训练内容。T11睡眠期间神经元的放电模式与白天训练时的神经元放电模式高度一致，甚至有几次完全一致。△凌晨0点50分开始的数据和可视化这种现象被称为离线重放（offlinereplay），此前已经在白天休息的小鼠和人类身上得到验证。这是第一次在人类睡眠期间观察到回放。并且数据显示，夜间播放速度比白天快1-4倍。也就是说，当你睡着的时候，你的大脑不仅在自动学习你白天学过的东西，而且还在加速学习。而这一切你自己是完全不知道的。任务越困难，大脑越活跃。一系列研究也证实，小鼠睡眠时海马体和新皮层的神经活动可以练习走迷宫。以及人类白天休息时类似的离线重放现象等。将这些发现与实验结果相结合，研究人员提出重放学习可能是一种跨越大脑多个区域的保留机制，包括语义、导航和运动控制系统。并进一步支持睡眠巩固记忆的作用。此外，这项研究也验证了之前的几个重要发现：第一，重放时间主要在生物学意义上的慢波睡眠（Slow-waveSleep），更俗称非快速睡眠眼动阶段（Non-REM）阶段）或深度睡眠。其次，重放活动与海马体引起的尖波纹波高度相关。尖峰波纹是同步神经元活动的快速爆发，会产生高频振荡。△重放与锐波的关系第三，白天练习的任务越难，睡眠时的重放活动越强。在未来的计划中，BrainGate联盟的研究团队打算系统地改变任务难度，以进行更深入的研究。BrainGate联盟由临床医生、神经科学家和布朗大学、哈佛医学院、麻省总医院等机构共同发起。目标是利用脑机接口技术帮助因神经系统疾病或损伤而失去肢体活动能力的患者。还有一件事既然大脑在深度睡眠时巩固记忆，那么在快速眼动（也就是做梦最多的阶段）大脑在做什么呢？《科学》杂志之前的一篇论文解释了这一点。在快速眼球运动期间，海马体中负责分泌黑色素浓缩激素的MCH神经元帮助大脑主动忘记不重要的信息。由于做梦主要发生在眼球快速运动期，此时MCH神经元活跃，这也是为什么梦的内容醒来后会忘记的原因之一。那么，您是否曾经醒来并记得前一天阅读的所有内容？论文地址：https://www.jneurosci.org/content/42/25/5007参考链接：[1]https://neurosciencenews.com/motor-replay-sleep-20906/[2]https://www.science.org/doi/10.1126/science.aba0672[3]https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstb.2019.0655[4]https://www.science.org/doi/10.1126/science.aax9238
