Science：“快速回放”助大脑形成长期记忆
美国科学家近日在大鼠身上进行的一项实验，证明了一个大脑形成长期记忆的理论，即大脑内侧前额叶皮质（mPFC）在人体睡眠的时候，会通过多次快速回放的方式，将新近经历处理成长期记忆。相关论文11月16日发表于《科学》（Science）杂志上。
此次研究由美国亚利桑那大学的神经学家Bruce McNaughton领导完成。研究人员首先在50分钟的时间里训练大鼠向不同的地方奔跑，随后让大鼠拥有一小时的睡眠时间。实验中，研究人员监测了大鼠脑部mPFC区脑细胞的活动情况。结果发现，在训练时，这些细胞表现出了典型的活动模式，在随后的睡眠中，这些细胞表现出了同样的活动模式，但速度大约是训练时的六到七倍。
美国麻省理工学院的神经生物学家Matthew Wilson认为，虽然以前在大脑其它区域，包括海马区，观察到过与记忆有关的加速回放，但这是第一次在mPFC中观测到这种回放。他说：“这一研究结果将前额叶皮质与睡眠时大脑处理记忆的过程紧密联系了起来。”
McNaughton和同事表示，大脑加速回放的深层机制目前还不清楚。他们猜测，这一处理记忆的路径有可能由于电信号的运动而具有一个固有的速度，人清醒时，大脑受限于要完成真实的行为，于是不得不减慢了速度。对此，Wilson认为是一个引人注目的观点。
另外，由于伦理学上的考虑，一般无法像研究大鼠这样详尽地研究睡眠中的人类大脑。不过Wilson希望，随着大鼠大脑研究和人类睡眠研究的不断发展，这二者之间的差距将不断缩小。（科学网 梅进/编译）
原始出处:
Science 16 November 2007:
Vol. 318. no. 5853, pp. 1147 - 1150
DOI: 10.1126/science.1148979
Reports
Fast-Forward Playback of Recent Memory Sequences in Prefrontal Cortex During Sleep
David R. Euston, Masami Tatsuno, Bruce L. McNaughton*As previously shown in the hippocampus and other brain areas, patterns of firing-rate correlations between neurons in the rat medial prefrontal cortex during a repetitive sequence task were preserved during subsequent sleep, suggesting that waking patterns are reactivated. We found that, during sleep, reactivation of spatiotemporal patterns was coherent across the network and compressed in time by a factor of 6 to 7. Thus, when behavioral constraints are removed, the brain's intrinsic processing speed may be much faster than it is in real time. Given recent evidence implicating the medial prefrontal cortex in retrieval of long-term memories, the observed replay may play a role in the process of memory consolidation.
Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory and Aging, University of Arizona, Tucson, AZ 85724–5115, USA.
* To whom correspondence should be addressed. E-mail: bruce@nsma.arizona.edu
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