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深度睡眠或能提高运动能力

更新时间:2020-02-26 18:20:01

  睡一个好觉对我们来说具有很多好处,而近来自UCSF的研究者们又发现深度睡眠对于动物大脑运动神经的发育以及运动技巧的学习十分重要。

  研究者们发现,在深度睡眠阶段,大脑的慢波会强化与学习技巧有关的神经连接,而弱化与其无关的神经连接。“这一现象或许类似于“提取主旨”,以终掌握新学习到的技巧”,改文章的作者,来自神经学系的副教授Karunesh Ganguly说道:“睡眠能够降低与学习无关的神经连接的活跃强度”。对这些机制的深入理解能够帮助我们设计出新型的医学设备,以及适用于消费者的可穿戴式设备,或者能够通过在睡眠时对大脑进行刺激以增强对技巧的记忆以及掌握的熟练度。尽管如今这些设备仅仅在清醒时被使用。

  Ganguly团队利用一种大脑机器干扰(BMI)的技术深入了解了大脑在睡眠时学习新技能的机制。他们向大鼠的大脑负责运动的区域插入电极,并且让其在一种脱离式的机械设备上运动。由于神经回路的动态性,大鼠的大脑需要不断地重连以终控制这一机械设备。就像大鼠不断地学习以学会熟练使用自己的四肢一样。“或许大脑对四肢的控制是通过某一类特定的神经元完成的,但我们能够创造出与外接设备相关的神经元连接”。

  这一重连的神经元回路会使得大鼠快速实现控制外接设备的目的,之后研究者们能够追踪神经元的活性以研究大脑整合这些新形成的连接的机制。

  根据近发表在《Nature Neuroscience》杂志上的一篇文章, Gulati等人将大鼠脑部的某根神经元与电极连接,使其能够控制一个机械性的出水装置。

  进一步,研究者们希望了解睡眠对于这种学习行为的实现是否有影响。“我们发现当大鼠在清醒时学习新技巧时,大脑对这一技巧的掌握实际发生于睡眠阶段”。而这一效应能够持续到小鼠再次清醒,并一次又一次地进行强化,终导致小鼠完全掌握这一技能。

  虽然此前研究已经证实睡眠对于基础代谢以及记忆的加工具有重要的作用,但大部分研究都是通过控制睡眠时间进行的。这种方法会导致很多生理异常情况的出现。为了避免这一问题,UCSF的研究者们在尽量不干扰实验对象正常睡眠的情况下进行研究。利用光遗传学的手段,作者们能够抑制大脑特定区域的神经元活性。实验结果表明睡眠时一些微小神经元的变动都会影响之前观测到的小鼠学习新技能的效率。这一发现表明睡眠对于与运动有关的技能的掌握具有重要的作用。因此要想快速学会一项运动的话,一定要记得保持充足的睡眠。

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