在睡眠期间随机重播运动记忆

睡眠对大脑来说绝不是不活跃的时间:当老鼠(和人类)睡着时，海马体中的神经元迅速放电。当老鼠反复地从一个地方移动到另一个地方后，当老鼠睡着时，在老鼠移动时触发的相同神经元会“重放”这种触发，也就是说，它们以相同但更快的模式触发。以前，人们认为回放模式只对应于老鼠在清醒时重复的绊倒。写在神经元今天，奥地利科学技术研究所(IST Austria)的博士后费德里科·斯特拉(Federico Stella)和约瑟夫·希斯瓦里(Jozsef Csicsvari)教授也表明，当老鼠自由游荡时，海马体在睡眠中会重新播放，但它是以一种随机的方式这样做的，类似于著名的布朗运动(通过随机移动粒子而知道)。

地方细胞当我们（或执行实验的大鼠）的海马中是海马中的细胞在某个位置。为了形成一个记忆，能够召回它并做出决定，他们需要在睡眠期间重播射击模式。重播很容易在数据中看到，并以快速的节奏发生，CSICSVari解释道：“当大鼠睡着时，海马是沉默的。但突然，很多放置细胞火，然后海马体又沉默了。这是非常压缩的时间。在动物清醒时，一秒钟的放电活动相当于睡着时大约10毫秒的放电。”

开放环境取代迷宫

先前的研究集中在老鼠按一定顺序访问迷宫中的位置后的重放。他们发现，神经元放电的顺序与老鼠的运动相对应，这种重复模式在老鼠睡觉时也被观察到。在新的研究中，Csicsvari和Stella转而研究了老鼠在一个开放的环境中移动时会发生什么，比如一个盒子。研究人员让这些动物在周围环境中四处奔跑，同时随机丢下食物奖励，同时记录多达400个位置细胞如何同时活动。然后，他们记录了老鼠睡着时，相同位置的细胞是如何激活的。

他们的发现出乎意料，Csicsvari说。“神经元在老鼠探索过的地方放电，但放电所表达的位置序列遵循随机的轨迹。令人惊讶的是，这些随机轨迹类似于布朗运动，即粒子运动、碰撞和改变方向时的随机运动。”一个精确的统计量决定了是否随机过程是否遵循布朗运动。“当我们做统计时，我们发现回放模式遵循布朗运动。但这与老鼠的实际运动并不一致——老鼠并不是随机走动的。相反，海马体的复杂回路产生的模式就像一个简单的物理情况。”

测量技术的进步

斯特拉说，这一新发现之所以成为可能，是因为录音技术的快速发展。“五年前，人们认为，当一只老鼠随机跑来跑去时，只有一个地方会被重播。现在我们可以记录数百个的地方同时，我们可以区分位置很近的细胞之间的放电-之前我们误认为是同一区域放电。”

回放是一种抽象的体验

Csicsvari解释说，随机回放让研究人员深入了解了海马体的回路动力学。“在像我们这样的实验环境中，动物不会通过隐藏的食物奖励来了解环境，比如海马体自己生成射击轨迹。我们的工作表明，大脑电路本身具有复杂的动态，这影响了神经元的火灾。经验可能是对可能重放的东西的限制。“

斯特拉看到随机重播作为老鼠经验的抽象。“这种抽象可以用于认知目的，例如规划相同环境中的新行为，或者跨越不同的经验。”在未来，斯特拉计划调查重播在回忆后的重播以及如何大鼠可以使用重放来规划行为。“当老鼠有意的时候，随机性如何影响？这就是我现在想知道的。”

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