研究显示短暂休息可能有助于大脑学习新技能
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研究显示短暂休息可能有助于大脑学习新技能

2021年06月10日 10:53:49
来源:cnBeta

在一项对健康志愿者的研究中,美国国立卫生研究院(简称NIH)的研究人员绘制了我们学习一项新技能(例如用钢琴弹奏一首新歌)时的大脑活动图,并发现为什么从练习中获得短暂休息是学习的关键。研究人员发现,在休息期间,志愿者的大脑迅速地、反复地“回放”他们在练习键入代码时看到的快速版本的活动。志愿者“回放”的活动越多,他们在随后的练习过程中表现得越好,这表明休息可以加强记忆。

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“我们的结果支持这样的观点,即在学习新技能的过程中,清醒的休息和练习一样发挥着重要作用。”NIH国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的高级调查员、《细胞报告》上发表的这项研究的资深作者Leonardo G. Cohen医学博士说:“这似乎是我们的大脑压缩和巩固我们刚刚练习的记忆的时期。了解神经回放的这一作用,不仅有助于塑造我们学习新技能的方式,而且有助于我们帮助病人恢复中风等神经损伤后失去的技能。”

这项研究是在NIH临床中心进行的。Cohen博士的团队使用了一种高度敏感的扫描技术,即脑磁图,记录了33名健康的右撇子志愿者的脑电波,他们学会了用左手输入五位数的测试代码。受试者坐在椅子上,坐在扫描仪长长的锥型帽下。实验开始时,受试者在屏幕上看到代码 "41234",并被要求在10秒内尽可能多地打出该代码,然后休息10秒。受试者被要求重复这种练习和休息交替进行的循环,共35次。

在最初的几次试验中,受试者正确输入代码的速度大幅提高,然后在第11个周期左右趋于平缓。Cohen博士的团队表明,这些进步大多发生在短暂的休息期间,而不是在受试者打字的时候。此外,这些益处比一夜睡眠后的益处要大,并与脑电波(称为β节律)的大小减少相关联。在这份新报告中,研究人员在受试者的脑波中寻找不同的东西。

“我们想探索在清醒的休息期间看到的记忆强化背后的机制。”Cohen博士团队的工作人员和这项研究的负责人 Ethan R. Buch博士说:“几种形式的记忆似乎依赖于神经活动的重放,所以我们决定对程序性技能学习测试这一想法。”

为此,Cohen博士实验室的前博士后研究员Leonardo Claudino帮助Buch博士开发了一个计算机程序,使研究小组能够破译与输入测试代码中的每个数字相关的脑电波活动。

该程序帮助他们发现,在打字过程中看到的大脑活动的一个更快的版本--大约20倍的速度--在休息期间被“回放”。在前11次练习试验的过程中,这些压缩版的活动在每个休息时段被多次回放--大约25次。这比后来的休息时间或实验结束后看到的活动多出两到三倍。

有趣的是,他们发现,休息期间的重放频率预示着记忆的加强。换句话说,那些大脑更频繁地重放打字活动的受试者在每次试验后的表现都比那些较少回放的受试者有更大的跳跃性。

Buch博士说:“在学习曲线的早期阶段,我们看到清醒状态下的回放在时间上是压缩的,频繁的,并且是预测不同个体学习新技能的变异性的一个很好的指标。这表明,在清醒休息期间,大脑将学习一项新技能所需的记忆结合在一起。”

正如预期的那样,研究小组发现,回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,他们也看到了其他脑区的活动,即海马体和内嗅皮质。