당신의 두뇌는 당신이 자는 동안 자동으로 학습합니다! 최초의 인간 실험 증거: 재생 속도가 1~4배 빨라졌습니다.

자기 전에 몇 페이지나 단어를 읽고 잠에서 깨어났을 때 깊은 감동을 받았다는 것을 알게 되었습니다.

혹시 비슷한 경험이 있으신가요?

과학자들은 항상 이 현상을 연구하고 싶었지만 이전에는 기술적인 조건으로 인해 제한을 받았고 밤에 인간 두뇌에서 약한 신경 활동 신호를 수집하는 것이 어렵습니다.

최근 뇌-컴퓨터 인터페이스 데이터 무선 전송 기술이 개발되면서 드디어 기회가 찾아왔습니다.

자원봉사자가 참여한 실험에서 연구자들은 인간 두뇌의 운동 피질이 수면 중에 주간 활동을 "재생"한다는 직접적인 증거를 처음으로 얻었습니다.

논문의 제1저자인 하버드 의과대학의 다니엘 루빈(Daniel Rubin)은 다음과 같이 말했습니다:

그(자원봉사자)는 기본적으로 밤새 자면서 자동으로 연습했습니다.

신경과학 분야의 저명한 저널인 The Journal of Neuroscience에 관련 논문이 게재되었습니다.

자는 동안에도 학습 속도가 빨라집니다

코드명 T11이라는 이 자원봉사자는 안타깝게도 척수 손상으로 인해 사지 마비가 되었습니다.

그는 작년에 마인드 타이핑 연구에 참여한 T5 남자가 사용한 장비와 동일한 장비 세트인 BrainGate 프로젝트 팀의 침습적 뇌-컴퓨터 인터페이스 전극을 이식받았습니다.

이 실험에서 T11은 낮 동안 간단한 비디오 게임을 해야 합니다.

먼저 색상 영역이 켜지는 순서를 관찰하고 나중에 기억에 따라 순서대로 이동하도록 커서를 제어합니다.

이것은 뇌-컴퓨터 인터페이스 연구의 고전적인 작업입니다. 신경 활동의 패턴은 비교적 쉽게 포착하고 식별할 수 있으며 이전에도 관련 연구에 여러 번 등장했습니다.

10일 연속으로 T11은 오후 13시 45분부터 16시까지 훈련하고, 23시부터 다음날 아침 9시까지 자야 합니다.

훈련 중에 뇌-컴퓨터 인터페이스는 두뇌 운동 피질의 신경 활동을 실시간으로 해독하고 기록할 수 있습니다.

T11에게는 이번 실험의 구체적인 내용을 알려주지 않았으며, 평소처럼 회복 훈련을 하고 밤에는 평소처럼 잠들 것이라고 생각했습니다.

그러나 이 열흘 동안 연구자들은 그가 자는 동안 뇌-컴퓨터 인터페이스에 의해 기록된 데이터와 낮 동안의 데이터를 비교했습니다.

칼만 필터링과 같은 방법을 사용하여 데이터를 처리한 결과 야간 뉴런이 예상보다 높은 빈도 간격으로 낮 동안 훈련 콘텐츠를 재생하는 것으로 나타났습니다.

수면 중 T11 뉴런의 발화 패턴은 주간 훈련 중 T11 뉴런의 발화 패턴과 매우 일치하며 심지어 여러 번 완전히 일관됩니다.

Δ오전 0시 50분부터 시작되는 데이터 및 시각적 시연

이 현상은 과학적으로 오프라인 재생이라고 불리며, 낮에 쉬고 있는 생쥐와 인간을 대상으로 이전에 검증된 바 있습니다.

인간의 수면 중 재생이 관찰된 것은 이번이 처음입니다.

그리고 데이터에 따르면 밤의 재생 속도는 낮보다 1~4배 빠릅니다.

즉, 잠을 자면 뇌가 그날 배운 내용을 자동으로 학습할 뿐만 아니라 학습 속도도 가속화됩니다.

그리고 당신 자신도 이 모든 것을 전혀 모르고 있습니다.

과제가 어려울수록 뇌가 더 활성화됩니다.

일련의 이전 연구에서도 생쥐의 수면 중 해마와 신피질의 신경 활동이 미로 달리기 연습에 사용될 수 있음이 확인되었습니다.

인간이 낮에 쉬고 있을 때 나타나는 유사한 오프라인 재생 현상 등

이러한 결과와 실험 결과를 결합하여 연구원들은

재생 학습이 의미론, 탐색 및 운동 제어 시스템을 포함한 뇌의 여러 영역에 걸친 유지 메커니즘일 수 있다고 제안합니다. 또한 기억 강화에서 수면의 역할을 지원합니다.

또한 이 연구는 몇 가지 이전의 중요한 발견도 확인했습니다.

첫째, 재생은 주로 생물학적 의미의 서파수면(Slow-wave Sleep)에서 발생하며, 더 일반적인 것은 비급속 안구 운동 단계라고 합니다. (비 REM 단계) 또는 깊은 수면.

둘째, 재생 활동은 해마에 의해 발생하는 날카로운 파도 잔물결과 높은 상관관계가 있습니다.

예리한 파동은 고주파 진동을 형성하는 동기화된 신경 활동의 급격한 폭발입니다.

Δ재생과 날카로운 파문의 관계

셋째, 낮에 연습한 과제가 어려울수록 수면 중 재생 활동이 강해집니다.

향후 브레인게이트 얼라이언스 연구팀은 과제의 난이도를 체계적으로 변화시켜 더욱 심층적인 연구를 진행할 예정이다.

BrainGate Alliance는 임상의, 신경과학자, 브라운대학교, 하버드 의과대학, 매사추세츠 종합병원 등의 기관이 공동으로 출범했습니다. 목표는 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술을 사용하여 신경학적 문제로 인해 사지 이동성을 잃은 환자를 돕는 것입니다. 질병이나 부상.

한 가지 더

뇌는 깊은 수면 단계에서 기억을 통합하므로 빠른 안구 운동 단계(즉, 대부분의 꿈이 일어나는 단계) 동안 뇌는 무엇을 하고 있나요?

Science의 이전 논문에서 이에 대해 설명했습니다.

빠른 안구 운동 기간 동안 멜라닌 축적 호르몬을 분비하는 해마의 MCH 뉴런은 뇌가 중요하지 않은 정보를 적극적으로 잊도록 도와줍니다.

꿈은 주로 빠른 안구 운동 기간에 발생하기 때문에 이 시간에 MCH 뉴런이 활성화되는데, 이는 깨어난 후에 꿈의 내용을 잊어버리는 이유 중 하나입니다.

그럼, 잠에서 깨어나 전날 읽은 내용을 모두 기억해 본 적이 있나요?

논문 주소: https://www.jneurosci.org/content/42/25/5007

참고 링크:

[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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