生活经验告诉我们,劳逸结合很重要,适当放松能让人以更好的状态投入学习、工作。近日发表的一项新研究还发现,在清醒的休息状态,大脑活动能够以20倍的速度“回放”刚刚学过的动作序列,这个过程可能对记忆巩固非常重要。该研究6月8日在《细胞报告》(Cell Reports)发表。
“我们的研究首次证明,人类清醒时会对刚学过的技能进行神经回放。这也是第一次证明,清醒时的神经重放活动能够预测记忆的快速巩固,这对早期学习至关重要。”研究资深作者Leonardo G. Cohen说。Cohen就职于美国国立神经疾病和中风研究所(NINDS),这是美国国立卫生研究院的一个下属机构。
休息时大脑在做什么?当学习一项新技能时,如果在练习时间内频繁插入休息时间,记忆巩固和表现就会得到改善。
这种现象称为间隔效应(spacing effect),已在多种任务中得到证明。清醒时的记忆巩固发生在几秒钟到几分钟内,其巩固幅度大约是经典研究所关注的睡眠后记忆巩固的4倍。但直到目前,科学界尚不清楚大脑如何在静息态(即清醒的放松状态)将离散的动作表征结合成统一的、具有明确时间顺序动作的技能。
一种可能的机制是神经重放(neural replay),即在休息的时候,代表行为序列的神经活动模式重新活跃,并且时间上发生了压缩,仿佛神经活动被添加了“快进”。
为了验证这一想法,研究人员使用了一种称为脑磁图(magnetoencephalography,MEG)的大脑成像技术。30名受试者在键盘上尽可能快速、准确地反复输入“41324”,每次实验时长10秒,重复36次,两次实验之间休息10秒。
MEG数据显示,他们的大脑在静息态发生了按键序列的神经重放。神经重放仅持续50毫秒,速度达到了实际动作的20倍。与训练前或训练后的休息时间相比,在两次练习之间的休息时间,神经重放的频率大约要高出三倍。此外,与前11次实验相比,在最后11次实验之间的休息时间,神经重放的频率更高,此时受试者学习速度更快。此外,在练习期间的休息中重播事件更频繁,与更大幅度的技能巩固相关。
展望未来,研究人员计划使用非侵入性脑刺激,测试清醒的重放是否在早期技能学习中起因果作用,并确定快速巩固是否也能强化其他类型的记忆。“最后,了解对技能学习很重要的清醒重放特征,有助于优化治疗方案或确定更好的脑刺激策略,改善中风等脑损伤后的康复治疗效果。”Cohen说。