“这些理论可能都正确,但仍需要进一步研究来进行证实。科学探索的过程其实是一个不断否定已有理论,从而接近真理的过程。”雷旭强调,目前对睡眠的研究取得了一些重要成果,例如近些年的研究显示,不同的睡眠阶段,功能或许还有所侧重,慢波睡眠更多的是进行大脑的系统巩固,而快速眼动睡眠则进行突触巩固;动物千奇百怪的睡眠方式有些科学家为了弄清睡眠的原因,观察了自然界动物的睡眠方式,但不观察还好,一观察发现更复杂了。
事实证明,如果赋予人工神经网络睡眠和做梦的功能,AI或许会像人类大脑一样变得更加健康。“受到哺乳动物大脑中睡眠和做梦机制的启发,我们建议现有的神经网络模型,兼具标准的在线(清醒)学习机制(允许以模式存储外部信息)和离线(睡眠)学习以及巩固的机制。”因此,该团队设计了一种在数学上再现人类睡眠模式的方法——快速眼动睡眠和慢波睡眠,前者被认为可以消除不必要的记忆,后者被认为可以巩固重要的记忆。
[3] Cirelli C, Tononi G. Is sleep essential?[7] Tononi G, Cirelli C. Sleep function and synaptic homeostasis.Sleep Med Rev. 2006 Feb;[10] Bushey D, Tononi G, Cirelli C. Sleep and synaptic homeostasis: structural evidence in Drosophila.[11] Hanlon EC, Vyazovskiy VV, Faraguna U, Tononi G, Cirelli C. Synaptic potentiation and sleep need: clues from molecular and electrophysiological studies.
要搞清楚睡眠,必须研究大脑和神经。曾经风行一时的观点是人们清醒的时候,大脑里会积累某种“睡眠因子”,达到一定浓度后,必须通过睡眠才能“解锁”,恢复精力。许多睡眠因子被纷纷发掘出来,包括细胞因子、肾上腺素、前列腺素、花生四烯酸衍生物、多肽等[4]。不过并无确凿的证据显示哪种细胞因子可以简单地充当睡眠开关,睡眠的调控网络十分复杂,涉及生物钟、稳态机制、神经递质以及各种睡眠因子的相互作用。
根据UCLA所进行的一些实验表明,人类记忆并不存储于神经元突触(synapses)中。通过对蜗牛进行实验,研究人员发现:只要停止使用蛋白质合成抑制剂,让突触重新开始生长,记忆也就会随之重现。如果人类可以通过创建突触连接来恢复记忆,那么老年痴呆症早期患者遗忘的记忆将有可能被寻回,而一些其他与记忆有关的病症,只要在神经细胞完好的前提下,都有希望获得治愈。
人为什么会丧失三岁之前记忆,原来大脑被“动”了手脚,涨知识了。专家表示之所以会对3岁前的记忆模糊,主要是因为,我们人类的大脑在3岁前,还没有发育完善,我们人类在刚出生是大脑的重量只有350至400克,这个重量其实只相当也成年人的四分之一,虽然3岁孩子在那时已经有了大脑的形状,但是记忆能力和成年人相比,还要差很多。
从理论上来说,这将可以在每一次睡眠循环周期内“掐掉”20分钟的睡眠时间,如果减去这些睡眠时间不会对健康产生任何不利影响的话——这只是一种未经测试的“如果”——那么,我们就可以在对心理健康和生理健康没有不利影响的情况下,获得将8小时睡眠减少到6小时睡眠的益处。抑郁症患者一般REM睡眠和第一阶段睡眠的时间更多,tDCS设备可以将他们的睡眠模式向更健康睡眠模式的方向推动,从而改善患者的一些相关症状。
瓶颈和梦境效应。人类学习技能的神经学传导简单来说和突触传导相关,高等动物脑内的可塑性突触主要有三种类型,即 突触传递长时程增加( long term potentiation, LTP ),突触前纤维和芽( sprouting ) 。条件反射学说认为运动技能的学习过程是建立条件反射的过程。( 1 )作操性条件反射的形成:条件反射学说认为,运动技能的形成是通过建立操作性条件反射来实现的。
科学家揭秘睡眠为何有益记忆 科学家揭秘睡眠为何有益记忆   想要好记忆,得有好睡眠。甘文标说:“睡眠时大脑并不是很安静,而是很活跃的。但做梦的睡眠对记忆并不重要,重要的是慢波睡眠。在慢波睡眠过程中,像电影重放一样,原来学习时活跃的那些细胞,重新活跃起来,从而长出新的突触。”  还有一个重要发现是,突触并非随意生长。
一开始,他们发现神经元能够削减一些突触,至少在实验室中如此。他们在助理科学家Luisa de Vivo的帮助下,从醒着的和睡着的老鼠身上收集了6920个突触。之后,他们观察了所有突触的形状和大小,发现睡着的老鼠身上的突触比醒着的老鼠小百分之十八。他们给老鼠注射了能够防止小白鼠削减新突触的物质。这些药物也许会干扰大脑削减突触的过程,并阻止大脑恰当形成记忆。
根据睡眠状态来划分,人的睡眠状态可分为非快速眼动期(NREM)和快速眼动期(REM)。人类理论睡眠时间为9.5小时,你差多少。而能够达到这个理论睡眠时长的恐怕只有阿根廷人了,据英国《每日邮报》报道,美国和澳大利亚的学者通过对世界600多个城市的人均睡眠时间调查发现,阿根廷是世界上平均睡眠时间最长的国家,每天大概睡10小时16分钟,而日本人的睡眠时间则最短,平均每天睡7小时16分钟。
走开,阿尔兹海默病!在某种程度上,阿尔兹海默病也是一种与时间赛跑的疾病,提早预防或在发病早期诊断出来,并尽早进行干预,可以延长患者自我照料的日程,在一定程度上,提升阿尔兹海默病患者的幸福指数。相比于学历高的人,学历低的人罹患阿尔兹海默病的比例更高,这是因为受教育水平高者中枢神经系统的皮质突触更多,功能水平较高,对进行性认知功能衰退具有较强的抵抗力,从而延迟阿尔兹海默病的临床表现发生。
巴黎PSL研究大学的神经科学家Thomas Andrillon说:“我们证明人类可以在睡眠期间学习,这是已经争论了数年的话题。”但是,你不要指望Andrillon的实验能教会睡觉的人说一口流利的法语。全新记忆的形成与睡眠阶段有关。Andrillon认为,关于睡眠在新记忆形成中所起到的作用存在两种不同的理论,这个实验可以协调这两个理论:一种理论认为,睡眠的大脑会重放清醒时的记忆,在回放时,记忆会得到加强,更加深刻地储存到神经突触中。
我们在学习新知识的过程中,要努力把新的知识同过往的知识和经验联系起来。如下图(想了解神经元知识的,可自行百度),神经元的突触是具有可塑性的,但其被刺激时,突触的活性区数量与面积,突触之间的间隙,以及各种亚细胞结构都会改变,从而引起突触船体功能的增强和减弱。而当我们利用相同的信息重复地刺激对应的神经元后,突触传递的功能增强,从而导致记忆加深(长期记忆?),使得你对相应的知识有了更深刻的记忆。
1:动物大脑按预设程序接线的方式通常被称为“硬接线”,而人类大脑的接线方式则叫作“现场接线”;1:人类大脑不是一生下来所有东西都接好了线,而是根据生活经历的细节来进行塑造的,这就导致人在年幼时,大脑要经历漫长的时期来适应环境。动物大脑按预设程序接线的方式通常被称为“硬接线”,而人类大脑的接线方式则叫作“现场接线”.P5.33:虽然理论细节尚未确定,但意识似乎是从大脑数十亿零部件的互动里涌现而来的。
然而,据美国《科学》杂志6月5日报道,美国纽约大学的华人科学家甘文标(音译)教授也许破解了其中奥秘:当人进入深度睡眠时,大脑神经元会长出新的突触(神经连接),加强神经元之间的联系,从而巩固和加强记忆。甘文标随后进行了更有价值的深层次研究,发现不是所有睡眠都对记忆重要。甘文标说:“做梦的睡眠对记忆并不重要。而在慢波睡眠中,记忆就像电影回放一样,在记忆时活跃的那些细胞重新活跃起来,从而长出新的突触。”
“量子态”与“人类灵魂”的猜想。大脑可能具备的量子计算能力我们也可以称之为“量子态”能力,它使大脑可以完成由能量向信息的转化。量子态是由一组量子数表征,这组量子数的数目等于粒子的自由度数。由于量子算法利用了量子的物理特性,所以我们可以让叠加态的量子高概率的塌陷到我们想要的结果上。量子传输是基于量子进行组合,形成包含信息、意识、记忆的内容,使得整个有序的量子组被瞬间传送到另一个人身上。
这就是说,信息在神经网络(神经元与突触)上的存在不一定具有实际意义,只有神经网络(神经元与突触)将信息(能量、兴奋)传达给了“意识功能体”,才能形成(意识)对信息的感知觉,因此只有某个“信息单元”与另一“信息单元”同时或相继在“意识功能体”中出现,即两个(或多个)信息神经元同时或相继向它周围的神经胶质细胞释放能量(电磁波或电磁场),才能实现(出现)信息在意识(感知觉)中的“联系(联络)”。
很多人都问,我们人类大脑为什么这么聪明?靠的是我们人类的大脑智慧是集智慧之大成,所以对于大脑来讲,我们要有一个深刻的认识,要懂得大脑是怎么工作的。而且每个人一生的记忆有很多,最后形成了你的大脑跟别人的大脑是不同的,另外工作记忆也需要类似的脑区参与。所以我们神经科学家应该从这些原理当中,给人工智能的或类脑智能的研究者提供启迪,说明人类大脑什么原理是很有用的,你们可以用来发展类脑智能或者人工智能。
这代表着你的大脑其实是由你的记忆构成的,并且你的记忆仍在不断的重塑你的大脑。就好比海蛤蝓,从进化的角度来讲,海蛤蝓和人类可能八竿子打不着,但这两者都有神经元和突触,而且海蛤蝓也形成了类似于记忆的东西。“当人们深入研究分子,离子,,酶转化或者细胞,突触,亦或者是整个神经元网络时,人们会意识到并没有一个地方是用来储存记忆的”,Nikolay Kukushkin说。这是由于用于记忆的神经元的叫做可塑性的一种特性。
全球首例动物记忆移植完成 人类实现记忆恢复还会远吗?负责主导实验的大卫·格兰兹曼教授说:“海蜗牛的记忆似乎被移植了。”为了验证不是偶然发生的,研究人员反复进行了多次实验,结果证明,这并不是偶然,所有7只未受训的海蜗牛的表现一致。这说明,通过受训蜗牛的RNA,将其对于电击的记忆移植给了未受训的蜗牛,神奇的记忆移植就发生了。格兰兹曼教授表示,实验结果表明,记忆是储存在神经元细胞核之中的。
他们发现,人类大脑在睡眠时要比清醒的时候更容易记住最新的记忆内容,因为在睡眠的最初几分钟,最新的记忆内容就开始由大脑存储新记忆信息的一块区域——海马区,向大脑的新皮层进行转移了;大脑这样做的目的是,利用小睡的这段时间,处理短期记忆,以便让大脑"腾出"新空间来接受新的信息——这就是人们午睡后大脑会变得比较清醒的深层原因。最新的研究还发现,人类大脑进入睡眠状态在一天之中有2个高峰期。
原来是大脑被“动”了手脚!首先会传输到短时记忆的区域,停留几分钟,然后再由海马区运输到长期记忆区,最终分成类储存在我们的大脑内形成记忆。虽然这样非常有利于学习能够储存巨大的信息,但却是一个非常耗能的过程,于是,为了达到能量平衡,大脑便会在4-10岁期间清除部分冗余的连接,也就是说“突出剪切”,在这期间已经将之前形成的大部分突触都给剪断了,而我们婴儿时的记忆便是通过突触存储在神经元与神经元的连接内的。
关于我们人类的记忆原来存储有这样一种主流看法:记忆被保存在神经元与神经元的连接处,神经元与神经元靠突触连接,所以记忆大概就保存在突触这个位置,被编码在蛋白质之中。人一共有三种记忆方式,第一种就是瞬时记忆。那么第三种记忆就是长时间记忆了,比如背下一个单词,或者去年的生日很开心,这都是长时间记忆的能力。而3岁之前的婴幼儿大脑还没有发育完全,大脑的功能还有很多不足,到了发育后完全才会有记忆。
一种观点是睡眠帮助人们巩固新记忆,因为如果在学习之后有机会睡上一觉,人们会在测试中表现得更好。对这样一种观点的支持正在不断增多,即睡眠发生了进化,使大脑中的连接能在睡眠期间被“修剪”,从而为第二天形成的新记忆腾出空间。在一段睡眠结束时提取的样本中的突触,比睡觉前采集的样本中的突触小18%。这表明,神经元之间的突触在睡眠期间被削弱。
具体来说,突触是大脑的“可塑性”部分,它是神经元之间信号传输的连接点。成年人的大脑突触放大后呈现出各种形状和大小,一些形似蘑菇,一些更像小山丘,还有一些像宽广的山脉。难以置信的是,大脑突触的形状是可以变化的,例如,它可依据神经元传输之间的需要而从一种形状变为另一种形状,这种情况持续发生在生命的整个阶段。
研究:睡眠使大脑重新开机,可再存记忆。如今,德国弗莱堡大学(University of Freiburg)的一项研究首次披露,人们在睡眠时会重置大脑的记忆连接,使其大脑“重新开机”,得以再重新储存新的记忆。研究首次公布睡眠与大脑的关系。“如果神经元之间的突触(连结点)没有缩小,大脑会失去建立新突触的能力,进而损害大脑神经元建立新记忆的功能。”这表明,这些受测者的大脑比那些有充分休息者的大脑更“兴奋”,因此突触更强。
science:睡眠是如何提高知识的记忆能力的?如今,来自威斯康星大学以及约翰霍普金斯大学的研究者们提出了睡眠的另外一个好处,即它能够精细地修剪我们白天学习产生的记忆。神经元突触之间连接的强度与数量决定了我们记忆的效率。来自约翰霍普金斯大学的研究者们则通过向小鼠的神经元突触中导入一个荧光标志物,观察发现其荧光强度的变化与神经突触连接的大小存在明显的正向相关性。