研究表明短暂休息如何帮助我们的大脑学习新技能

在一项针对健康志愿者的研究中，NIH 研究人员发现，当我们休息时，我们的大脑可能会重放学习新技能的压缩记忆。上图是研究中观察到的记忆重放活动图。

美国国立卫生研究院的科学家发现，休息的大脑会反复回放刚刚练习过的压缩记忆。

在一项针对健康志愿者的研究中，美国国立卫生研究院的研究人员绘制了当我们学习一项新技能（例如在钢琴上弹奏一首新歌）时流动的大脑活动图，并发现为什么从练习中短暂休息是学习的关键. 研究人员发现，在休息期间，志愿者的大脑会快速、反复地回放他们练习键入代码时看到的活动的较快版本。志愿者重复活动的次数越多，他们在随后的练习中表现得越好，这表明休息可以增强记忆。

“我们的结果支持这样一种观点，即清醒休息在学习新技能方面与练习同样重要。这似乎是我们的大脑压缩和巩固我们刚刚练习过的记忆的时期，”美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所(NINDS) 的高级研究员、该研究的资深作者Leonardo G. Cohen 医学博士说。发表在《细胞报告》上。“了解神经重放的这种作用可能不仅有助于塑造我们学习新技能的方式，还有助于我们帮助患者恢复中风等神经损伤后失去的技能。”

该研究是在 NIH临床中心进行的。科恩博士的团队使用一种称为脑磁图的高灵敏度扫描技术记录了 33 名健康的右手志愿者在学习用左手键入五位数测试代码时的脑电波。受试者坐在椅子上，在扫描仪的锥形长帽下。实验开始时，受试者在屏幕上看到代码“41234”，并要求在 10 秒内尽可能多地输入它，然后休息 10 秒。受试者被要求重复这种交替练习和休息的循环，总共 35 次。

在最初的几次试验中，受试者正确键入代码的速度显着提高，然后在第 11 个周期左右趋于平稳。在之前由前 NIH 博士后研究员 Marlene Bönstrup, MD 领导的一项研究中，Cohen 博士的团队表明，大部分收益发生在短暂休息期间，而不是在受试者打字时发生。此外，收益大于一夜睡眠后的收益，并且与脑电波大小的减少有关，称为贝塔节律。在这份新报告中，研究人员在受试者的脑电波中寻找不同的东西。

“我们想探索在清醒休息期间看到的记忆强化背后的机制。有几种形式的记忆似乎依赖于神经活动的重放，因此我们决定在程序技能学习中测试这个想法，”科恩博士团队的科学家兼负责人 Ethan R. Buch 博士说。研究。

为此，Cohen 博士实验室的前博士后 Leonardo Claudino 博士帮助 Buch 博士开发了一个计算机程序，该程序使该团队能够破译与在测试代码中键入每个数字相关的脑电波活动。

该程序帮助他们发现，打字期间看到的大脑活动的速度快得多——大约快 20 倍——在休息时间重播。在前 11 次练习试验的过程中，这些活动的压缩版本在每个休息期间被重播多次——大约 25 次。这比在稍后休息期间或实验结束后看到的活动频繁两到三倍。

有趣的是，他们发现休息期间重播的频率可以预测记忆力的增强。换句话说，与那些不经常重复打字的人相比，大脑重复打字活动的受试者在每次试验后表现出更大的进步。

“在学习曲线的早期阶段，我们看到清醒的休息重播在时间上被压缩，频繁，并且可以很好地预测不同个体学习新技能的可变性，”布赫博士说。“这表明，在清醒休息期间，大脑会将学习新技能所需的记忆结合在一起。”

正如预期的那样，该团队发现重放活动经常发生在大脑的感觉运动区域，这些区域负责控制运动。然而，他们也发现了其他大脑区域的活动，即海马体和内嗅皮层。

“我们对这些最后的结果感到有些惊讶。传统上，人们认为海马体和内嗅皮层可能不会在程序记忆中发挥如此重要的作用。相比之下，我们的结果表明，在学习这些类型的技能时，这些区域会与感觉运动皮层迅速交流，”科恩博士说。“总的来说，我们的结果支持这样一个观点，即在清醒休息期间操纵重放活动可能是一种强大的工具，研究人员可以使用它来帮助个人更快地学习新技能，并可能促进中风康复。”

这项研究得到了 NINDS 的 NIH 校内研究计划的支持。

NINDS 是美国大脑和神经系统研究的主要资助者。NINDS 的使命是寻求有关大脑和神经系统的基础知识，并利用这些知识来减轻神经系统疾病的负担。