在一項(xiàng)對健康志愿者的研究中，美國國立衛(wèi)生研究院(簡稱NIH)的研究人員繪制了我們學(xué)習(xí)一項(xiàng)新技能(例如用鋼琴彈奏一首新歌)時(shí)的大腦活動(dòng)圖，并發(fā)現(xiàn)為什么從練習(xí)中獲得短暫休息是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。研究人員發(fā)現(xiàn)，在休息期間，志愿者的大腦迅速地、反復(fù)地“回放”他們在練習(xí)鍵入代碼時(shí)看到的快速版本的活動(dòng)。志愿者“回放”的活動(dòng)越多，他們在隨后的練習(xí)過程中表現(xiàn)得越好，這表明休息可以加強(qiáng)記憶。

“我們的結(jié)果支持這樣的觀點(diǎn)，即在學(xué)習(xí)新技能的過程中，清醒的休息和練習(xí)一樣發(fā)揮著重要作用。”NIH國家神經(jīng)疾病和中風(fēng)研究所(NINDS)的高級調(diào)查員、《細(xì)胞報(bào)告》上發(fā)表的這項(xiàng)研究的資深作者Leonardo G. Cohen醫(yī)學(xué)博士說：“這似乎是我們的大腦壓縮和鞏固我們剛剛練習(xí)的記憶的時(shí)期。了解神經(jīng)回放的這一作用，不僅有助于塑造我們學(xué)習(xí)新技能的方式，而且有助于我們幫助病人恢復(fù)中風(fēng)等神經(jīng)損傷后失去的技能。”

這項(xiàng)研究是在NIH臨床中心進(jìn)行的。Cohen博士的團(tuán)隊(duì)使用了一種高度敏感的掃描技術(shù)，即腦磁圖，記錄了33名健康的右撇子志愿者的腦電波，他們學(xué)會(huì)了用左手輸入五位數(shù)的測試代碼。受試者坐在椅子上，坐在掃描儀長長的錐型帽下。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，受試者在屏幕上看到代碼 "41234"，并被要求在10秒內(nèi)盡可能多地打出該代碼，然后休息10秒。受試者被要求重復(fù)這種練習(xí)和休息交替進(jìn)行的循環(huán)，共35次。

在最初的幾次試驗(yàn)中，受試者正確輸入代碼的速度大幅提高，然后在第11個(gè)周期左右趨于平緩。Cohen博士的團(tuán)隊(duì)表明，這些進(jìn)步大多發(fā)生在短暫的休息期間，而不是在受試者打字的時(shí)候。此外，這些益處比一夜睡眠后的益處要大，并與腦電波(稱為β節(jié)律)的大小減少相關(guān)聯(lián)。在這份新報(bào)告中，研究人員在受試者的腦波中尋找不同的東西。

“我們想探索在清醒的休息期間看到的記憶強(qiáng)化背后的機(jī)制。”Cohen博士團(tuán)隊(duì)的工作人員和這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人 Ethan R. Buch博士說：“幾種形式的記憶似乎依賴于神經(jīng)活動(dòng)的重放，所以我們決定對程序性技能學(xué)習(xí)測試這一想法。”

為此，Cohen博士實(shí)驗(yàn)室的前博士后研究員Leonardo Claudino幫助Buch博士開發(fā)了一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，使研究小組能夠破譯與輸入測試代碼中的每個(gè)數(shù)字相關(guān)的腦電波活動(dòng)。

該程序幫助他們發(fā)現(xiàn)，在打字過程中看到的大腦活動(dòng)的一個(gè)更快的版本--大約20倍的速度--在休息期間被“回放”。在前11次練習(xí)試驗(yàn)的過程中，這些壓縮版的活動(dòng)在每個(gè)休息時(shí)段被多次回放--大約25次。這比后來的休息時(shí)間或?qū)嶒?yàn)結(jié)束后看到的活動(dòng)多出兩到三倍。

有趣的是，他們發(fā)現(xiàn)，休息期間的重放頻率預(yù)示著記憶的加強(qiáng)。換句話說，那些大腦更頻繁地重放打字活動(dòng)的受試者在每次試驗(yàn)后的表現(xiàn)都比那些較少回放的受試者有更大的跳躍性。

Buch博士說：“在學(xué)習(xí)曲線的早期階段，我們看到清醒狀態(tài)下的回放在時(shí)間上是壓縮的，頻繁的，并且是預(yù)測不同個(gè)體學(xué)習(xí)新技能的變異性的一個(gè)很好的指標(biāo)。這表明，在清醒休息期間，大腦將學(xué)習(xí)一項(xiàng)新技能所需的記憶結(jié)合在一起。”

正如預(yù)期的那樣，研究小組發(fā)現(xiàn)，回放活動(dòng)經(jīng)常發(fā)生在大腦的感覺運(yùn)動(dòng)區(qū)域，這些區(qū)域負(fù)責(zé)控制運(yùn)動(dòng)。然而，他們也看到了其他腦區(qū)的活動(dòng)，即海馬體和內(nèi)嗅皮質(zhì)。