昨日，Cell：“史无前例”的研究！脑机接口首次揭示神经元如何在睡眠中激活，“回放”我们的短期记忆
由布朗大学、斯坦福大学和凯斯西储大学组成的学术研究机构BrainGate，在两名癫痫患者的大脑中植入了微型电极。首次显示了大脑神经元如何在睡眠中激活，以“回放”我们的短期记忆，从而将其转化为长期记忆。威尔·康奈尔医学大学和纽约长老会医院主任、阿尔茨海默氏症预防诊所的Richard Isaacson博士说：“尽管进行了几十年的研究，但目前仍不清楚'短期’记忆是如何被归档，变成'长期’记忆。使用脑-机接口是研究记忆的一种令人兴奋的方式，因为它可以记录脑细胞的活动模式。”Richard Isaacson博士。图源：healthmatters.nyp.org
追踪单个神经元
Braingate在过去十几年时间里开发的脑机接口，使患有肌萎缩性侧索硬化症（ALS）和其他神经系统疾病，脑损伤或肢体缺失的人能够使用其脑信号来移动计算机光标，机器人手臂和其他辅助设备来交流和控制自己的世界。计算神经学家和研究作者Beata Jarosiewicz。图源：bcisociety.org计算神经学家和研究作者Beata Jarosiewicz说：“神经元很小，大小约为10微米。而那些被批准用于人类的微距电极，比如深度刺激大脑的电极，因为太大而无法记录单个神经元的峰值活动。”Braingate的外科医生将一系列微小的电极植入到两名感觉和运动瘫痪患者的大脑顶部，从而使他们能够“思考”如何移动他们的手。通过映射神经元在思考过程中的行为方式，解码器可以通过连接的假肢和辅助机器人设备将思维转换成语言或动作。时任BrainGate研究助理教授的Jarosiewicz说。“不同的神经元有不同的偏好方向，我们可以通过所有神经元的激活模式来判断一个人想要把手朝哪个方向移动。”
电子游戏《西蒙》
视频：参与者执行序列游戏的实时视频。论文视频
在这项研究中，两名被试者被要求小睡一会儿，他们的神经元活动被记录下来作为基线。然后，每个人都要玩一款序列电子游戏《西蒙》。过程中，玩家被要求通过大脑重复游戏刚刚显示的光运动顺序，同时记录下他们的神经活动。最后，两个人被要求休息和小睡。被试者在游戏结束小睡时维持神经元活动不变。论文原图结果表明，在小睡期间，两名受试者保持着玩游戏时所记录的神经元活动。这意味着他们的大脑在他们睡觉后继续玩西蒙游戏，在神经元水平上重复同样的模式。“充分了解记忆在大脑中的存储方式，有助于解开最佳认知功能的秘密。”麦克奈特大脑研究基金会的受托人Isaacson说，该基金会为神经疾病的新型疗法和预防研究提供资金。“利用脑机接口技术来研究睡眠周期中的大脑运动，大脑中植入一个多电极阵列，且电极足够小，能够探测到单个神经元的放电活动。这就是为什么这项研究是'史无前例’的。”Jarosiewicz说。Isaacson说:“这项研究支持了这样一种观点，即为了优化记忆功能和学习，人们需要优先安排休息活动——最重要的是充足的睡眠——以保持我们的'引擎’在最佳状态下运行。”艾萨克森说，有一些家用监控设备，可以追踪不同的睡眠阶段，而这些阶段对记忆的巩固可能是最重要的。他希望未来的研究能帮助我们弄清楚哪些特定阶段的睡眠记忆重现频率最高。原文地址：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(20)30530-1
