あなたの脳は実際に寝ている間に自動的に学習します。初の人体実験による証拠: リプレイの 1 ～ 4 倍の高速化

寝る前に数ページまたは数文字を読んで、目が覚めたときに深い感銘を受けていることに気づきました。

あなたも同じような経験をしたことがあるのではないでしょうか？

科学者たちは常にこの現象を研究したいと考えてきましたが、技術的な条件によって限界があり、夜間に人間の脳の弱い神経活動信号を収集することは困難でした。

最近のブレイン・コンピュータ・インターフェース・データ無線伝送技術の開発により、ついにその機会が到来しました。

研究者らは、ボランティアを参加させた実験で、人間の脳の運動皮質が睡眠中に日中の活動を「再現」しているという直接的な証拠を初めて得た。

この論文の最初の著者であるハーバード大学医学部のダニエル・ルービン氏は次のように述べています:

私たちが発見したことは信じられないほどです。彼 (ボランティア) は基本的に一晩中寝ている間に自動的に練習しました。

#関連する論文は、神経科学の分野で有名なジャーナルである The Journal of Neuroscience に掲載されています。

脳は寝ている間に学習をスピードアップします

コードネーム T11 と呼ばれるこのボランティアは、残念ながら脊髄損傷により四肢麻痺になりました。

彼には、ブレインゲート プロジェクト チームからの侵襲的ブレイン コンピューター インターフェイス電極が埋め込まれました。これは、昨年マインド タイピング研究に参加した T5 の男性が使用したものと同じセットでした。

この実験では、T11 は日中に簡単なビデオ ゲームをプレイする必要があります。

最初に色付きの領域が点灯する順序を観察し、その後、順序に基づいてカーソルが移動するように制御します。思い出の上で。

これはブレイン コンピューター インターフェイス研究における古典的なタスクであり、神経活動のパターンは比較的簡単に捕捉および特定できるため、これまでに関連研究で何度も登場しています。

T11 は 10 日間連続で、午後 13:45 から 16:00 までトレーニングし、23:00 から翌朝 9:00 まで寝る必要があります。

トレーニング中、ブレイン コンピューター インターフェイスは、脳の運動皮質の神経活動をリアルタイムでデコードして記録できます。

#T11 さんは、この実験の具体的な内容については何も知らされておらず、いつものように回復トレーニングをして、夜はいつものように眠るだろうとだけ思っていました。

しかし、研究者らはこの10日間、彼が寝ている間にブレイン・コンピューター・インターフェースによって記録されたデータと、日中のデータを比較した。

カルマン フィルターなどの方法を使用してデータを処理した後、夜間のニューロンは日中のトレーニング コンテンツを予想よりも高い頻度で再生することがわかりました。

睡眠中の T11 ニューロンの発火パターンは、日中のトレーニング中の発火パターンと非常に一致しており、さらに数回は完全に一致しています。

#△早朝 0:50 からのデータとビジュアルのデモ

この現象の学名はオフライン リプレイ (オフライン リプレイ) です。マウスで以前に報告されており、日中の休息中のヒトも検証されています。

人間の睡眠中の再生が観察されたのはこれが初めてです。

データによると、夜間の再生速度は日中よりも 1 ～ 4 倍速くなっています。

つまり、眠っている間、脳は日中に学んだことを自動的に学習するだけでなく、学習も加速します。

そして、あなた自身はこのすべてにまったく気づいていません。

タスクが難しいほど、脳は活性化します

これまでにも、脳の神経活動がそれぞれ検証された一連の研究がありました。マウスの睡眠中の海馬と新皮質は、迷路を歩く練習をすることができます。

# と同様のオフライン再生現象は、人間が日中に休んでいるときに発生します。

これらの発見と実験結果を組み合わせた後、研究者らは、リプレイ学習は、セマンティクス、ナビゲーション、および脳の複数の領域にわたる記憶メカニズムである可能性があるという考えを提案しました。モーションコントロールシステム。そして、記憶の定着における睡眠の役割をさらにサポートします。

さらに、この研究では、以前のいくつかの重要な発見も検証されました:

まず、再生が起こる時間は、主に生物学的な意味での徐波睡眠 (遅い睡眠) です。 ）、より一般的には非急速眼球運動段階（ノンレム段階）、または深い睡眠として知られています。

第二に、再生活動は、海馬によって引き起こされる鋭い波紋と高度に相関しています。

鋭い波紋は、ニューロンの同期した活動の急速なバーストであり、高周波振動を引き起こします。

△リプレイと鋭い波紋の関係

第三に、日中に練習するタスクが難しいほど、睡眠中のリプレイ活動が強くなります。

ブレインゲート・アライアンスの研究チームは、今後の計画として、課題の難易度を体系的に変更し、より詳細な研究を行う予定です。

ブレインゲート アライアンスは、臨床医、神経科学者、ブラウン大学、ハーバード大学医学部、マサチューセッツ総合病院などの機関によって共同で立ち上げられ、ブレイン コンピューター インターフェイス技術を使用して手足を失った患者を支援することを目標としています。神経疾患または損傷による可動性。

もう 1 つ

脳は深い睡眠段階で記憶を統合し、次に急速眼球運動段階 (つまり、ほとんどの夢が見られます）、脳 また何をしているのですか？

サイエンス誌の以前の論文でこれについて説明しました。

急速な眼球運動期間中、メラニン蓄積ホルモンの分泌を担う海馬の MCH ニューロンは、脳が重要でない情報を積極的に忘れるのを助けます。

夢は主にMCHニューロンが活動する急速眼球運動期に起こるため、これが起床後に夢の内容を忘れてしまう原因の1つとなっています。

それで、朝起きて、前日に読んだことをすべて覚えていたことがありますか?

論文アドレス: https://www.jneurosci.org/content/42/25/5007

参考リンク:

[1]https://neurosciencenews. com/motor-replay-sleep-20906/

[2]https://www.science.org/doi/10.1126/science.aba0672

[3]https://royalsocietypublishing .org/doi/10.1098/rstb.2019.0655

[4]https://www.science.org/doi/10.1126/science.aax9238

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