睡眠远非大脑的静止时间：当大鼠(和人类)处于睡眠状态时，海马中的神经元迅速着火。当大鼠反复从一个位置移动到另一个位置后，老鼠移动时发射的相同神经元会“重放”老鼠睡觉时的发射，即它们以相同但更快的方式发射。以前，人们认为重放模式仅与大鼠清醒时反复进行的行程相对应。奥地利科学技术研究院(IST Austria)的Postdoc Federico Stella和Jozsef Csicsvari教授今天在Neuron上发表的文章表明，即使大鼠自由地漫游，海马也会在睡眠中重播，但其随机行为类似于从随机运动的粒子中得知的著名布朗运动。

放置细胞是当我们(或进行实验的大鼠)在某个位置时在海马中激发的细胞。为了形成记忆，以便能够调出记忆并做出决定，他们需要在睡眠期间重播触发方式。Csicsvari解释说，重播很容易在数据中看到并且发生得很快，“当老鼠睡着时，海马保持沉默。但是突然之间，大量的地方细胞着火，然后海马再次安静下来。这种射击非常耗时。清醒过程中一秒钟的发射活动相当于动物睡着时约10毫秒的发射。”

开放环境取代迷宫

先前的研究集中在老鼠按一定顺序访问迷宫中的位置后进行重放。他们发现细胞发射的顺序与老鼠的运动相对应，并且在睡眠期间也观察到了这种重放模式。在这项新研究中，Csicsvari和Stella研究了当老鼠在像盒子一样的开放野外环境中移动时发生的情况。研究人员让动物在环境中奔跑，而他们随机丢弃食物奖励，同时记录多达400个位置细胞如何同时射击。然后他们记录了老鼠睡觉时相同位置的细胞是如何发射的。

Csicsvari说，他们发现的结果出乎意料。“神经元在老鼠探索过的地方开火，但开火所表达的位置顺序遵循随机轨迹。令人惊讶的是，这些随机轨迹类似于布朗运动，即粒子移动，碰撞和改变方向时看到的随机运动。”精确的统计量定义了随机过程是否遵循布朗运动。“当我们进行统计时，我们发现重播模式遵循布朗运动。但这与动物的实际运动并不吻合-老鼠不是随机跑来跑去的。取而代之的是，海马的复杂回路会产生一种类似于简单身体状况的模式。”