Человеческий мозг воспроизводит новые воспоминания в 20 раз быстрее во время бодрствования

Last Updated on 11.06.2021 by

Согласно исследованию, опубликованному 8 июня в журнале Cell Reports, нейронное воспроизведение во время бодрствования может способствовать консолидации памяти последовательности действий у людей . Результаты визуализации мозга показали быструю, повторяющуюся реактивацию нейронной сети, представляющей последовательность поведения, которую люди изучали — примерно в 20 раз быстрее, чем новая память, — особенно когда они делали перерывы в практике.

«Это первая демонстрация нейронного воспроизведения в бодрствующем состоянии вновь усвоенного навыка, выявленного практикой у людей», — говорит старший автор исследования Леонардо Г. Коэн из Национального института неврологических расстройств и инсульта (NINDS), входящего в состав Национальных институтов США. Здоровье. «Это исследование также является первым, показывающим, что воспроизведение в режиме бодрствования предсказывает быстрое закрепление навыков, которые отвечают за раннее обучение ».

При изучении нового навыка консолидация памяти и производительность улучшаются, если частые периоды отдыха перемежаются с блоками практики. Это явление, известное как эффект интервала, было продемонстрировано в различных задачах. Консолидация в состоянии бодрствования происходит в течение секунд или минут и примерно в четыре раза больше по величине, чем классически изученная консолидация в течение ночи, требующая сна.

Но неясно, как мозг связывает дискретные представления действий в консолидированные, точные во времени навыки во время бодрствования. Одним из возможных механизмов является нейронное воспроизведение — сжатая во времени реактивация паттернов нейронной активности, представляющих поведенческие последовательности во время отдыха. «Возможно, что воспроизведение в бодрствовании посредством автономного перепросмотра предшествующей практики способствует консолидации навыков в бодрствовании — проблема, которая не исследовалась на людях или животных моделях», — говорит первый автор Этан Р. Бух из NINDS.

Чтобы проверить эту идею, исследователи использовали метод визуализации мозга, называемый магнитоэнцефалографией (МЭГ). Тридцать испытуемых многократно набирали «41324» на клавиатуре как можно быстрее и точнее в течение 36 10-секундных испытаний, перемежающихся 10-секундными периодами отдыха. Данные МЭГ показали, что нейронное воспроизведение последовательности нажатия клавиш происходило во время периодов отдыха в состоянии бодрствования.

Нейронное воспроизведение длилось всего 50 миллисекунд — в 20 раз быстрее, чем реальное поведение. Эти события повтора происходили примерно в три раза чаще во время периодов отдыха между тренировками, по сравнению с периодами отдыха до или после тренировки. Кроме того, частота повторов была выше во время первых 11 испытаний, когда испытуемые учились быстрее, по сравнению с последними 11 испытаниями. Более того, большая консолидация навыков была связана с более частым воспроизведением событий во время перерывов в отдыхе между тренировочными периодами.

Нейронное воспроизведение задействовало сеть мозга, включая гиппокампальную, сенсомоторную и энторинальную области. «Сильное участие гиппокампа и средневременной активности в воспроизведении процедурной моторной памяти было неожиданным, учитывая, что этот тип памяти часто считается не требующим участия гиппокампа», — говорит Бух. «Взятые вместе, наши данные показывают, что частое, быстрое воспроизведение в бодрствовании укрепляет ассоциации гиппокампа и неокортекса, усвоенные во время предыдущей практики — процесс, имеющий значение для улучшения последующих результатов и консолидации навыков в бодрствовании».