这是人类运动皮层在睡眠中回放的第一个证据，该皮层控制着自主运动
我们为什么要睡觉?科学家们已经就这个问题争论了几千年，但麻省总医院(MGH)的研究人员与布朗大学、退伍军人事务部和其他几家机构的同事合作进行的一项新研究为解开这个谜团提供了新的线索。他们的研究结果发表在神经科学杂志，可能有助于解释人类是如何形成记忆和学习的，并最终有助于开发辅助工具，帮助受神经疾病或损伤影响的人。
MGH神经技术和神经恢复中心的神经学家、医学博士丹尼尔·鲁宾解释说，研究实验动物的科学家们很久以前就发现了一种叫做“回放”的现象，这种现象发生在睡眠中。从理论上讲，回放是大脑用来记忆新信息的一种策略。如果训练一只老鼠在迷宫中找到路，监测设备可以显示，当它穿过正确的路线时，特定的脑细胞或神经元模式会发光。“然后，当动物睡觉时，你可以看到这些神经元会以相同的顺序再次放电，”鲁宾说。科学家们相信，这种睡眠中神经元放电的回放是大脑练习新学信息的方式，它可以使记忆得到巩固——也就是说，从一段记忆转化为一段记忆短期记忆到一个长期的。
然而，重放只在实验室动物身上得到了令人信服的证明。“神经科学界一直有一个悬而未决的问题:这种模型在多大程度上适用于人类?神经学家悉尼·s·卡什(Sydney S. Cash)医学博士问道，他是MGH神经技术和神经恢复中心的联合主任，也是这项研究的联合高级作者。卡什说，重要的是，了解在运动技能的学习过程中是否会发生回放，有助于指导患有神经疾病和损伤的人开发新的治疗方法和工具。
为了研究回放是否发生在人类运动皮层(控制运动的大脑区域)中，鲁宾、卡什和他们的同事招募了一名36岁的四肢瘫痪患者(也称为四肢瘫痪)，这意味着他由于脊髓损伤而无法移动他的上肢和下肢。这名男子在研究中被确认为T11，是一项脑机接口设备临床试验的参与者，该设备允许他在屏幕上使用计算机光标和键盘。该研究装置由BrainGate财团开发共同努力该项目涉及多个机构的临床医生、神经科学家和工程师，目标是创造技术，为患有神经疾病、受伤或肢体丧失的人恢复沟通、行动和独立性。该联盟由MGH、布朗大学和退伍军人事务部的Leigh R. Hochberg医学博士指导。
在这项研究中，T11被要求执行一项类似于电子游戏《西蒙》的记忆任务，在这个任务中，玩家观察一种闪烁的彩色灯光的模式，然后必须回忆并重现这一序列。他只是通过思考自己手的运动来控制电脑屏幕上的光标。植入T11运动皮层的传感器测量神经元放电的模式，这反映了他预期的手部运动，允许他在屏幕上移动光标，并在他想要的位置点击它。这些大脑信号被记录下来，并通过无线传输到电脑上。
那天晚上，当T11在家睡觉时，他运动皮层的活动被记录下来，并通过无线传输到电脑上。鲁宾说:“我们的发现令人难以置信。“他基本上是在睡觉的时候玩游戏。”鲁宾说，有几次，T11在睡眠中神经元放电的模式与他当天早些时候进行记忆匹配游戏时的模式完全吻合。
这是最直接的证据回放从运动皮层这是人类在睡眠中所见过的，”鲁宾说。研究中发现的大部分重播发生在慢波睡眠这是一个深度睡眠的阶段。有趣的是，当T11处于快速眼动睡眠(REM)时，回放不太可能被检测到，这一阶段最常与做梦有关。鲁宾和卡什认为，这项工作为进一步了解重播及其在人类学习和记忆中的作用奠定了基础。
卡什说:“我们希望能够利用这些信息来帮助建立更好的脑机接口，并提出一种范式，帮助人们更快、更有效地学习，以便在受伤后重新获得控制。”他指出，将这一研究方向从动物转移到人类受试者的意义。“这种研究得益于我们与参与者的密切互动，”他补充道，并感谢T11和BrainGate临床试验的其他参与者。
其所赞同的。他说:“我们令人难以置信的‘大脑之门’参与者不仅为建立一个恢复交流和行动能力的系统提供了有益的反馈，而且还为我们提供了一个难得的机会来推进人类神经科学的基础——理解人类大脑是如何在单个神经元电路层面上工作的，并利用这些信息来构建下一代恢复性神经技术。”
进一步探索
