在睡眠期间，大脑区域同步产生运动记忆

当金州勇士队的斯蒂芬·库里罚球时，他的大脑会启动运动记忆。现在，加州大学旧金山分校(UCSF)的研究人员已经展示了这种类型的记忆是如何在睡眠中得到巩固的，当大脑将白天的学习转化为潜意识的身体行为时。

这项研究发表在2022年12月14日的《科学》杂志上自然，显示了大脑通过回顾一个给定动作的尝试和错误来做到这一点。打个比方，这意味着整理库里投过的所有罚球，清除所有动作的记忆，除了那些命中目标的动作，或者大脑认为“足够好”的动作。结果是有能力做出罚球在不考虑身体动作的情况下，它的准确度很高。

“即使精英运动员神经学教授、加州大学旧金山分校威尔神经科学研究所成员、医学博士卡鲁内什·甘古利(Karunesh Ganguly)说:“人类会犯错，这就是游戏有趣的地方。”“运动记忆并不是完美的表现。它是关于可预见的错误和可预见的成功。只要这些错误每天都很稳定，大脑就会说，‘让我们把这段记忆锁起来吧。’”

Ganguly和他的团队发现，“锁定”过程涉及大脑不同部分之间一些令人惊讶的复杂交流，发生在被称为非快速眼动睡眠的深度恢复性睡眠中。

Ganguly说，睡眠很重要，因为我们有意识的大脑倾向于关注失败，他之前发现了与睡眠相关的脑电波会影响技能的保留。

他说:“在睡眠期间，大脑能够筛选它所接受的所有实例，并提出成功的模式。”

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人们曾经认为，学习运动技能只需要运动皮层。但近年来，一幅更为复杂的图景出现了。

为了更仔细地研究这一过程，Ganguly给老鼠设定了一个任务，让它们去捡小球。然后，研究小组研究了他们的大脑的活动在非快速眼动睡眠期间的三个区域:海马体(负责记忆和导航的区域)、运动皮层和前额皮质(PFC)。

在13天的过程中，一种模式出现了。

首先，在一个被称为“快速学习”的过程中，PFC与海马体协调，可能使动物能够感知其周围空间的运动及其在该空间中的位置。在这个阶段，大脑似乎在探索和比较在练习任务时产生的所有动作和模式。

其次，在一个被称为慢速学习的过程中，PFC似乎做出了价值判断，这可能是由任务成功时激活的奖励中心驱动的。它与运动皮层和海马体相互作用，降低与失败有关的信号，提高与成功有关的信号。

最后，当这些区域的电活动变得同步时，海马体的作用减弱了，大脑注意到的奖励事例出现了，它们被储存在我们所谓的“运动记忆”中。

当老鼠开始学习任务时，它们的大脑信号是嘈杂和混乱的。随着时间的推移，Ganguly可以看到信号同步，直到老鼠的成功率达到70%。在那之后，大脑似乎忽略了错误，只要成功的水平是稳定的，就会保持运动记忆。换句话说，大脑开始预期一定程度的错误，而不更新运动记忆。

就像NBA球员一样，老鼠掌握了一种基于世界如何运作的心理模型的技能，这种模型是他们从重力、空间和其他线索的物理体验中创造出来的。但这种运动学习不容易转移到线索和物理环境不同的情况下。

“如果一切都变了，比如，如果斯蒂芬·库里(stephen Curry)在《阿凡达》(Avatar)的世界里，他一开始可能看起来就不那么熟练了，”甘古利说。

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如果库里伤了手指，不得不学着用不同的方式投篮呢?这项研究提供了一个答案。

“忘记一项任务是有可能的，但要做到这一点，你必须强调情境到你会犯错的程度，”甘古利说。

当研究人员对大鼠的颗粒获取任务进行轻微改变时，大鼠会犯更多的错误，研究人员在大鼠的大脑活动中看到了更多的噪音。

这种变化非常小，以至于老鼠不需要回到它们学习的起点，只需要回到“断点”，然后从那里重新学习任务。

但Ganguly说，由于运动记忆成为一组随着时间的推移而相互跟随的动作，因此会发生变化电动机的记忆在像罚球这样的复杂动作中，可能需要改变一个用于启动整个序列的动作。

甘古利说，如果库里通常在投球前反弹两次，“最好是通过只反弹一次或三次来重新训练大脑。”这样，你就可以从头开始了。”