Beweise, dass menschliche Gehirne replay unserer Wachen Erfahrungen, während wir schlafen

Wenn wir einschlafen, unsere Gehirne sind nicht nur offline, Sie sind damit beschäftigt zu organisieren, neue Erinnerungen—und nun haben Wissenschaftler bekommen einen Einblick in den Prozess. Forscher berichten in der Fachzeitschrift Cell Reports am 5. Mai der erste direkte Beweis, dass das menschliche Gehirn replay aufwachen Erfahrungen, während wir schlafen, sehen, in der zwei Teilnehmer mit intracortical mikroelektroden-arrays, die in Ihrer Gehirne als Teil einer Gehirn-computer-Schnittstelle pilot-Studie.

Während des Schlafes, das Gehirn replays neuronale impulsmuster erlebt, während man wach ist, auch bekannt als „offline.“ Replay Gedanke zugrunde Speicher-Konsolidierung, den Prozess durch die jüngsten Erinnerungen zu erwerben, mehr Dauerhaftigkeit in Ihrer neuronalen Repräsentation. Wissenschaftler haben bereits beobachtet replay in Tiere, aber die Studie unter der Leitung von Jean-Baptiste Eichenlaub des Massachusetts General Hospital und Beata Jarosiewicz, bisher Research Assistant Professor an BrainGate, und jetzt Senior Research Scientist bei NeuroPace, getestet, ob das Phänomen passiert im menschlichen Gehirn als auch.

Das team fragte die beiden Teilnehmer, um ein Nickerchen vor und nach dem Abspielen einer Sequenz-kopieren-Spiel, das ähnlich wie die 80er-Jahre-hit-Spiel Simon. Das video-Spiel hatten vier Farb-Platten, das leuchtet in verschiedenen Sequenzen, die für die Spieler, Sie zu wiederholen. Aber anstatt sich zu bewegen Ihre Arme, die Teilnehmer spielten das Spiel mit Ihren Gedanken—vorstellen, bewegen Sie den cursor mit den Händen auf verschiedene Ziele nacheinander, schlagen den richtigen Farben in der richtigen Reihenfolge so schnell wie möglich. Während sich die Teilnehmer ausgeruht, die das Spiel gespielt, und dann ausgeruht wieder erfassten die Forscher die spiking-Aktivität von großen Gruppen von einzelnen Neuronen in Ihrem Gehirn durch die implantierten multi-Elektroden-array.

„Es gibt nicht viele Szenarien, in denen eine person hätte eine multi-Elektroden-array in Ihrem Gehirn, wo die Elektroden sind klein genug, um in der Lage zu erkennen das feuern Aktivität von einzelnen Neuronen,“ sagt co-Erstautor-Jarosiewicz. Elektroden Zulassung für medizinische Indikationen, wie die für die Behandlung der Parkinson-Krankheit oder Epilepsie leiden, sind zu groß, um track der spiking-Aktivität von einzelnen Neuronen. Aber die Elektroden-arrays verwendet, die in der BrainGate-pilot klinischen Studien sind die ersten, die es erlauben, wie detailliert die neuronalen Aufnahmen im menschlichen Gehirn. „Das ist der Grund, warum diese Studie ist beispiellos“, sagt Sie.

BrainGate ist eine Akademische Forschungs-Konsortium spanning Brown University, Massachusetts General Hospital, Case Western Reserve University, und Stanford University. Forscher an BrainGate arbeiten an der Entwicklung chronisch implantierte Gehirn-computer-Schnittstellen, zu helfen, Menschen mit schweren motorischen Behinderungen die Kommunikation wieder aufnehmen und-Steuerung durch Ihr Gehirn Signale, die zum verschieben von computer-Cursor, Roboterarmen und anderen Hilfsmitteln.

In dieser Studie, das team beobachtet das gleiche neuronale impulsmuster sowohl bei der gaming-Periode und die post-game-Pause. In anderen Worten, es ist, als würden die Teilnehmer immer spielen Simon Spiel, nach dem Sie schliefen, Wiederholung der gleichen Muster in Ihrem Gehirn auf neuronaler Ebene. Die Ergebnisse direkte Beweise für das lernen im Zusammenhang der Wiedergabe in das menschliche Gehirn.

„Dies ist das erste Stück der direkte Nachweis, dass bei Menschen, wir sehen auch wiedergeben, während der rest folgenden lernen, die helfen könnten, zu konsolidieren, diese Erinnerungen,“, sagte Jarosiewicz. „Alle replay-related memory consolidation Mechanismen, die wir studiert haben, in der Tiere für all diese Jahrzehnte vielleicht tatsächlich verallgemeinern und auf den Menschen als gut.“

Die Erkenntnisse eröffnen auch mehr Fragen und künftigen Themen der Studie, die wollen, um zu verstehen, die zugrunde liegende Mechanismus, durch den die Wiedergabe ermöglicht Speicher-Konsolidierung. Der nächste Schritt ist, Beweise dafür zu finden, dass die Wiedergabe tatsächlich eine kausale Rolle in der Speicher-Konsolidierung. Eine Möglichkeit, dies zu tun wäre, um zu testen, ob es eine Beziehung zwischen der Stärke der replay-und die Stärke von post-nap-Speicher erinnern.