证据表明，当我们睡觉时，大脑会回放我们清醒时的经历

当我们睡着的时候，我们的大脑不仅仅是离线的，它们还在忙于组织新的记忆——现在，科学家们已经对这个过程有了初步的了解。研究人员在最新的《细胞报告》杂志上报告了第一个直接证据，证明人类大脑会在睡眠时重现清醒的经历。这是在一项脑-机接口试点临床试验中，两名参与者大脑中放置了皮质内微电极阵列。

在睡眠期间，大脑会回放清醒时的神经活动模式，也被称为“离线回放”。重放被认为是记忆巩固的基础，在这个过程中，最近的记忆在神经表征中获得了更多的持久性。科学家们此前曾在动物身上观察到这种现象，但由马萨诸塞州总医院的让-巴蒂斯特·艾肯劳布(Jean-Baptiste Eichenlaub)和曾任BrainGate研究助理教授、现任NeuroPace高级研究科学家的贝娅塔·雅罗塞维奇(Beata Jarosiewicz)领导的这项研究，测试了这种现象是否也发生在人类大脑中。
研究小组让两名参与者在玩序列复制游戏之前和之后小睡一会儿，这个游戏类似于80年代的热门游戏《西蒙》。视频游戏有四个彩色面板，按不同的顺序点亮，供玩家重复。但是，参与者并没有移动手臂，而是用他们的思维来玩这个游戏——想象用他们的手把光标一个接一个地移动到不同的目标上，以最快的速度按正确的顺序击中正确的颜色。当参与者休息，玩游戏，然后再休息时，研究人员通过一个植入的多电极阵列记录了他们大脑中大量单个神经元的峰值活动。
第一作者之一的Jarosiewicz说：“在很多情况下，人们不会在大脑中放置一个多电极阵列，因为电极非常小，能够探测到单个神经元的放电活动。”用于治疗帕金森氏症或癫痫等医学适应症的电极太大，无法追踪单个神经元的峰值活动。但是BrainGate临床试验中使用的电极阵列是第一个允许在人类大脑中进行如此详细的神经记录的电极阵列。“这就是为什么这项研究是史无前例的，”她说。

BrainGate是一个学术研究联盟，成员包括布朗大学、麻省总医院、凯斯西储大学和斯坦福大学。BrainGate的研究人员正致力于开发长期植入的脑-机接口，以帮助严重运动障碍的人通过使用他们的大脑信号来移动计算机光标、机械臂和其他辅助设备，从而重新获得交流和控制能力。
在这项研究中，研究小组在游戏期间和游戏后休息期间观察到了相同的神经元放电模式。换句话说，这就好像参与者在睡觉后继续玩西蒙游戏，在神经元水平上重复玩同样的模式。这些发现为人类大脑中与学习相关的重复活动提供了直接证据。
Jarosiewicz说：“这是第一个直接证据，证明在人类中，我们在学习之后的休息中也会看到回放，这可能有助于巩固那些记忆。”“我们在动物身上研究了几十年的所有与重播相关的记忆巩固机制，实际上可能也适用于人类。”
这些发现也为那些想要了解重放使记忆巩固的潜在机制的研究人员提供了更多的问题和未来的研究课题。下一步是寻找证据，证明重放确实在记忆巩固过程中起着因果作用。一种方法是测试回放的强度和小睡后回忆的强度之间是否有关系。
尽管科学家们还不完全明白学习和记忆是如何巩固的，但一系列动物和人类的研究表明，睡眠起着至关重要的作用。Jarosiewicz说，“在考试和重要面试之前”睡个好觉对良好的认知表现是有益的。“我们有充分的科学证据表明，睡眠在这些过程中非常重要。”