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当你睡觉的时候,你的大脑在干什么?

前瞻网    2021-07-21 10:30

 

当你睡觉的时候,你的大脑在干什么?

人的一生中,平均有三分之一的时间在睡觉。但是在这些漫长的时间里,大脑在做什么呢?瑞士日内瓦大学 (UNIGE) 的科学家使用一种能够解码睡眠期间大脑活动的人工智能方法,能够瞥见我们在睡觉时的想法。

通过结合功能磁共振成像 (fMRI) 和脑电图 (EEG),日内瓦团队提供了前所未有的证据,证明整理白天处理的数千条信息的工作发生在深度睡眠期间。的确,此时,不再接受外部刺激的大脑可以评估所有这些记忆,以便只保留最有用的记忆。为此,它在不同部分之间建立了内部对话。而且,将奖励与特定信息联系起来会鼓励大脑长期记住它。这些结果首次打开了人类睡眠中的心灵之窗,并将在期刊Nature Communications上发表。

“为了找出哪些大脑区域在睡眠期间被激活,并破译这些区域如何让我们巩固我们的记忆,我们开发了一种解码器,能够破译深度睡眠中大脑的活动及其对应的内容,”Virginie Sterpenich 解释说,UNIGE医学院基础神经科学系Sophie Schwartz教授实验室研究员,本研究的主要研究者。“我们尤其想知道积极情绪在睡眠过程中对大脑的影响。”

为了进行他们的实验,科学家们在傍晚将志愿者置于核磁共振成像中,并让他们玩两个视频游戏——一种类似于“猜猜我是谁?”的面部识别游戏。和一个 3D 迷宫,必须从中找到出口。选择这些游戏是因为它们激活了非常不同的大脑区域,因此在 MRI 图像中更容易区分。此外,游戏是在志愿者不知情的情况下进行的,因此两场比赛只能赢一场(一半的志愿者赢了一场,另一半赢了第二场),这样大脑就会把赢了的比赛与积极的情绪联系起来。

然后志愿者在 MRI 中睡了一两个小时——一个睡眠周期的长度——他们的大脑活动被再次记录下来。“我们将测量睡眠状态的 EEG 和每两秒拍摄一次大脑活动的功能性 MRI 结合起来,然后使用‘神经元解码器’来确定在游戏期间观察到的大脑活动是否在睡眠期间自发地重新出现,”苏菲施瓦茨解释说。

通过比较清醒和睡眠阶段的 MRI 扫描,科学家们观察到,在深度睡眠期间,大脑激活模式与游戏阶段记录的非常相似。“而且,很明显,大脑通过重新激活清醒时使用的区域来重温赢得的游戏而不是输掉的游戏。一旦你进入睡眠状态,大脑活动就会发生变化。渐渐地,我们的志愿者开始再次'思考'这两场比赛,然后当他们进入深度睡眠时,几乎只思考他们赢得的那场比赛,”Virginie Sterpenich 说。

两天后,志愿者进行了记忆测试:一方面识别游戏中的所有面孔,另一方面找到迷宫的起点。再次,与游戏相关的大脑区域在睡眠期间被激活的越多,记忆表现就越好。因此,与奖励相关的记忆在睡眠期间被自发地重新激活时,会更高。通过这项工作,日内瓦团队开启了研究睡眠大脑及其每晚令人难以置信的工作的新视角。

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责任编辑: 3976DBC

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