Bukti Pertama Tayangan Ulang Semasa Tidur di Korteks Motor Manusia, Yang Mentadbir Pergerakan Sukarela – Berita Neurosains

Ringkasan: Data yang dikumpul daripada seorang lelaki tetraplegic yang belajar BCI untuk memainkan Simon menunjukkan otak memainkan semula maklumat yang dipelajari semasa tidur.

Sumber: Mass General

Kenapa kita tidur? Para saintis telah membahaskan soalan ini selama beribu tahun, tetapi kajian baru oleh penyelidik di Massachusetts General Hospital (MGH), yang dijalankan dengan kerjasama rakan sekerja di Universiti Brown, Jabatan Hal Ehwal Veteran, dan beberapa institusi lain, menambah petunjuk baharu untuk menyelesaikan misteri ini.

Penemuan mereka, diterbitkan dalam Jurnal Neurosainsboleh membantu menerangkan cara manusia membentuk ingatan dan belajar, dan akhirnya boleh membantu pembangunan alat bantuan untuk orang yang terjejas oleh penyakit neurologi atau kecederaan.

Para saintis yang mengkaji haiwan makmal lama dahulu menemui fenomena yang dikenali sebagai “main semula” yang berlaku semasa tidur, jelas pakar neurologi Daniel Rubin, MD, Ph.D., Pusat MGH untuk Neuroteknologi dan Neurorecovery, pengarang utama kajian itu.

Main semula berteori sebagai strategi yang digunakan oleh otak untuk mengingati maklumat baharu. Jika tetikus dilatih untuk mencari jalan melalui labirin, peranti pemantauan boleh menunjukkan bahawa corak tertentu sel otak, atau neuron, akan menyala semasa ia melintasi laluan yang betul.

“Kemudian, kemudian semasa haiwan itu tidur, anda dapat melihat bahawa neuron tersebut akan menyala semula dalam susunan yang sama,” kata Rubin. Para saintis percaya bahawa main semula tembakan neuron semasa tidur adalah cara otak mempraktikkan maklumat yang baru dipelajari, yang membolehkan ingatan disatukan-iaitu, ditukar daripada ingatan jangka pendek kepada ingatan jangka panjang.

Walau bagaimanapun, main semula hanya ditunjukkan dengan meyakinkan dalam haiwan makmal.

“Terdapat soalan terbuka dalam komuniti neurosains: Sejauh manakah model ini untuk bagaimana kita mempelajari sesuatu yang benar pada manusia? Dan adakah ia benar untuk pelbagai jenis pembelajaran?” tanya pakar neurologi Sydney S. Cash, MD, Ph.D., pengarah bersama Pusat Neuroteknologi dan Pemulihan Neuro di MGH dan pengarang bersama kanan kajian itu.

Yang penting, kata Cash, memahami sama ada main semula berlaku dengan pembelajaran kemahiran motor boleh membantu membimbing pembangunan terapi dan alatan baharu untuk orang yang menghidap penyakit dan kecederaan neurologi.

Untuk mengkaji sama ada main semula berlaku dalam korteks motor manusia—rantau otak yang mengawal pergerakan—Rubin, Cash, dan rakan sekerja mereka meminta seorang lelaki berusia 36 tahun dengan tetraplegia (juga dipanggil quadriplegia), bermakna dia tidak dapat menggerakkan bahagian atas dan anggota bawah, dalam kesnya kerana kecederaan saraf tunjang.

Lelaki itu, yang dikenal pasti dalam kajian itu sebagai T11, adalah peserta dalam percubaan klinikal peranti antara muka otak-komputer yang membolehkannya menggunakan kursor komputer dan papan kekunci pada skrin.

Peranti penyiasatan sedang dibangunkan oleh konsortium BrainGate, usaha kerjasama yang melibatkan pakar klinik, ahli sains saraf dan jurutera di beberapa institusi dengan matlamat untuk mencipta teknologi untuk memulihkan komunikasi, mobiliti dan kebebasan untuk orang yang mengalami penyakit neurologi, kecederaan atau kehilangan anggota badan. Konsortium itu diarahkan oleh Leigh R. Hochberg, MD, Ph.D., MGH, Brown University, dan Jabatan Hal Ehwal Veteran.

Kredit: Mass General

Dalam kajian itu, T11 diminta untuk melaksanakan tugas ingatan yang serupa dengan permainan elektronik Simon, di mana pemain memerhati corak lampu berwarna berkelip, kemudian perlu mengingat dan menghasilkan semula urutan itu. Dia mengawal kursor pada skrin komputer hanya dengan memikirkan pergerakan tangannya sendiri.

Penderia yang ditanam dalam korteks motor T11 mengukur corak tembakan neuron, yang mencerminkan pergerakan tangannya yang dimaksudkan, membolehkannya menggerakkan kursor pada skrin dan mengkliknya di lokasi yang dikehendakinya. Isyarat otak ini dirakam dan dihantar secara wayarles ke komputer.

Malam itu, semasa T11 tidur di rumah, aktiviti dalam korteks motornya dirakam dan dihantar secara wayarles ke komputer.

“Apa yang kami dapati agak luar biasa, ” kata Rubin. “Dia pada dasarnya bermain permainan semalaman dalam tidurnya.”

Pada beberapa kali, kata Rubin, corak tembakan neuron T11 semasa tidur betul-betul sepadan dengan corak yang berlaku semasa dia melakukan permainan pemadanan memori pada awal hari itu.

“Ini adalah bukti paling langsung mengenai ulang tayang dari korteks motor yang pernah dilihat semasa tidur pada manusia,” kata Rubin.

Para saintis yang mengkaji haiwan makmal lama dahulu menemui fenomena yang dikenali sebagai “main semula” yang berlaku semasa tidur. Imej berada dalam domain awam

Kebanyakan tayangan semula yang dikesan dalam kajian itu berlaku semasa tidur gelombang perlahan, fasa tidur yang nyenyak. Menariknya, main semula kurang berkemungkinan dikesan semasa T11 berada dalam tidur REM, fasa yang paling kerap dikaitkan dengan bermimpi. Rubin dan Cash melihat karya ini sebagai asas untuk mempelajari lebih lanjut tentang main semula dan peranannya dalam pembelajaran dan ingatan pada manusia.

“Harapan kami ialah kami dapat memanfaatkan maklumat ini untuk membantu membina antara muka otak-komputer yang lebih baik dan menghasilkan paradigma yang membantu orang ramai belajar dengan lebih cepat dan cekap untuk mendapatkan semula kawalan selepas kecederaan,” kata Cash, sambil menyatakan kepentingan memindahkan ini barisan pertanyaan daripada haiwan kepada subjek manusia.

“Penyelidikan jenis ini mendapat manfaat yang besar daripada interaksi rapat yang kami ada dengan peserta kami,” tambahnya, dengan rasa terima kasih kepada T11 dan peserta lain dalam percubaan klinikal BrainGate.

Lihat juga

Ini menunjukkan kepala yang diperbuat daripada roda gigi dan mentol lampu

Hochberg bersetuju. “Peserta BrainGate kami yang luar biasa memberikan bukan sahaja maklum balas yang berguna ke arah penciptaan sistem untuk memulihkan komunikasi dan mobiliti, tetapi mereka juga memberi kami peluang yang jarang untuk memajukan sains saraf manusia asas—untuk memahami cara otak manusia berfungsi pada tahap litar individu. neuron,” katanya, “dan menggunakan maklumat itu untuk membina neuroteknologi pemulihan generasi akan datang.”

Mengenai berita penyelidikan tidur dan pembelajaran ini

Pengarang: Pejabat Akhbar
Sumber: Mass General
Hubungi: Pejabat Akhbar – Mass General
Imej: Imej itu berada dalam domain awam

Penyelidikan Asal: Akses tertutup.
Corak Motor yang Dipelajari Dimainkan Semula dalam Korteks Motor Manusia semasa Tidur” oleh Daniel B. Rubin et al. Jurnal Neurosains


Abstrak

Corak Motor yang Dipelajari Dimainkan Semula dalam Korteks Motor Manusia semasa Tidur

Penggabungan ingatan dipercayai melibatkan main semula luar talian aktiviti saraf. Walaupun banyak ditunjukkan dalam tikus, bukti untuk ulangan pada manusia, terutamanya mengenai ingatan motor, adalah kurang menarik.

Untuk menentukan sama ada main semula berlaku selepas pembelajaran motor, kami berusaha untuk merakam dari korteks motor semasa tugas motor baru dan tidur semalaman berikutnya. Seorang lelaki berusia 36 tahun dengan tetraplegia menengah kepada kecederaan saraf tunjang serviks yang mendaftar dalam percubaan klinikal perintis antara muka otak-komputer BrainGate yang sedang berjalan mempunyai dua tatasusunan mikroelektrod intrakortikal 96 saluran yang diletakkan secara kronik ke dalam gyrus precentral kiri.

Aktiviti tunggal dan berbilang unit telah dirakam semasa dia bermain permainan memori padanan urutan warna/bunyi. Pergerakan yang dimaksudkan telah dinyahkod daripada aktiviti neuron kortikal motor oleh penapis Kalman keadaan mantap masa nyata yang membenarkan peserta mengawal kursor yang dipacu saraf pada skrin. Aktiviti saraf intrakortikal dari gyrus precentral dan EEG kulit kepala 2-plumbum direkodkan semalaman semasa dia tidur.

Apabila dinyahkod menggunakan parameter penapis Kalman keadaan mantap yang sama, isyarat saraf intrakortikal yang direkodkan semalaman memainkan semula jujukan sasaran daripada permainan memori pada selang masa sepanjang pada frekuensi yang jauh lebih besar daripada yang dijangkakan secara kebetulan. Peristiwa ulang tayang berlaku pada kelajuan antara 1 hingga 4 kali lebih cepat daripada pelaksanaan tugas awal dan paling kerap diperhatikan semasa tidur gelombang perlahan.

Keputusan ini menunjukkan bahawa pemerolehan kemahiran visuomotor baru-baru ini pada manusia mungkin disertai dengan memainkan semula aktiviti saraf korteks motor yang sepadan semasa tidur.

We want to say thanks to the writer of this write-up for this remarkable web content

Bukti Pertama Tayangan Ulang Semasa Tidur di Korteks Motor Manusia, Yang Mentadbir Pergerakan Sukarela – Berita Neurosains


We have our social media pages here and other pages related to them here.https://paw6.info/related-pages/