咱們?yōu)槭裁磿?huì)做夢(mèng)

夢(mèng)從哪里來？為何咱們的大腦能夠每夜毫不費(fèi)力地生成故事和圖片？使用現(xiàn)有的技能，咱們能夠?qū)崒?shí)在在地記載下這些轉(zhuǎn)瞬即逝的夢(mèng)境嗎？

在長(zhǎng)達(dá)五年的試驗(yàn)中，科學(xué)家探求了睡覺期間的大腦活動(dòng)，然后確認(rèn)了負(fù)責(zé)發(fā)作夢(mèng)境的大腦區(qū)域。

1 快速眼動(dòng)與其他睡覺

當(dāng)美國(guó)芝加哥大學(xué)的歐赫內(nèi)·阿瑟林斯基（Eugene Aserinsky）與納塔涅爾·克萊特曼（Nathaniel Kleitman）于20世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)快速眼動(dòng)（REM）睡覺之后，這些問題的答案好像變得觸手可及。其時(shí)，兩位科學(xué)家經(jīng)過在頭皮、眼球附近和肌肉上放置電極（即經(jīng)過腦電圖、眼電圖和肌電圖）來記載大腦活動(dòng)，首次調(diào)查到了一種特別的睡覺階段。在這一階段，大腦神經(jīng)元非常活潑，與清醒狀況極為類似，因此這種睡覺也被稱為“異相睡覺”。

別的，他們調(diào)查到，在大腦高度活潑的一同，眼球也會(huì)出現(xiàn)持續(xù)的快速移動(dòng)。依據(jù)這種特征，他們決議用“快速眼動(dòng)”（rapid eye movement）的英文首字母縮寫REM來指代這一睡覺階段。

這些發(fā)現(xiàn)激發(fā)了兩位科學(xué)家的好奇心，他們叫醒了試驗(yàn)中處于REM睡覺階段的志愿者，并問詢他們?cè)谛褋碇笆欠褡隽藟?mèng)。結(jié)果標(biāo)明，有74%的志愿者記得自己做了夢(mèng)。而在“其他睡覺階段”（也被稱為非快速眼動(dòng)睡覺或NREM睡覺），這一份額則降至17%。因此咱們也不難理解，為何研討人員在最初宣布這些結(jié)果的時(shí)分，聲稱他們找到了“能夠確認(rèn)夢(mèng)是否會(huì)出現(xiàn)以及出現(xiàn)頻率的辦法”。

這一非同尋常的發(fā)現(xiàn)使得許多科學(xué)家開端重復(fù)這項(xiàng)試驗(yàn)。他們認(rèn)識(shí)到，與其問詢志愿者們是否做了夢(mèng)，不如問問他們“復(fù)蘇之前腦海中出現(xiàn)了什么”。這樣一來，即便處于其他睡覺階段，在70%的狀況下他們也能得到有關(guān)夢(mèng)境的答復(fù)。但如今咱們現(xiàn)已知道，發(fā)作在NREM睡覺與REM睡覺中的夢(mèng)境常常難以區(qū)別。

這一發(fā)現(xiàn)給睡夢(mèng)研討范疇?zhēng)砹烁嗟闹i團(tuán)。與REM睡覺相反，NREM睡覺中大腦的活潑度很低，在腦電圖中顯現(xiàn)的主要是平緩的波濤線，即低頻的慢波。那么，大腦為安在活潑度如此不同的兩個(gè)睡覺階段都能發(fā)作夢(mèng)境呢？

相關(guān)的解說層出不窮——有些研討者總結(jié)，大腦活潑度與做夢(mèng)并無關(guān)聯(lián)；有些人堅(jiān)稱夢(mèng)并不發(fā)作在睡覺中，而是剛復(fù)蘇時(shí)思緒紊亂導(dǎo)致的虛偽回憶；還有一些人則置疑NREM睡覺中發(fā)作的夢(mèng)境由REM睡覺的侵略形成。

2 睡了仍是醒著

因?yàn)檫@些不確認(rèn)性，夢(mèng)在科學(xué)國(guó)際被視作是一個(gè)模糊、有爭(zhēng)議、難以探求乃至無法探求的話題。確實(shí)，探索夢(mèng)的實(shí)質(zhì)時(shí)會(huì)遇到種種阻礙，因?yàn)閴?mèng)轉(zhuǎn)瞬即逝，很快就會(huì)被人們忘記，并且夢(mèng)境的內(nèi)容總是出人意料，難以用言語描繪。因?yàn)橐陨显颍杏懭藛T需求在夜晚喚醒志愿者，以便收集與夢(mèng)有關(guān)的證據(jù)，但這關(guān)于志愿者和研討人員兩邊來說都不是什么愉快的閱歷。此外，還有技能層面的困難需求攻克。為了正確描繪與夢(mèng)有關(guān)的大腦活動(dòng)特征，需求毫秒級(jí)的時(shí)間分辨率和準(zhǔn)確的空間分辨率，來辨認(rèn)大腦不同區(qū)域的電活動(dòng)。走運(yùn)的是，近年來獲得的一些技能進(jìn)步提高了咱們研討睡覺的或許性。

高密度腦電圖（high-density EEG）技能相較于傳統(tǒng)的腦電圖有了顯著的改善，科學(xué)家能在一頂腦電帽上裝配多達(dá)256個(gè)電極。除了能夠到達(dá)超卓的時(shí)間分辨率（毫秒級(jí)），該技能還能經(jīng)過“信源模型”（source modeling），即使用數(shù)學(xué)算法計(jì)算出發(fā)作大腦活動(dòng)的源頭，完成大腦不同區(qū)域的電活動(dòng)的高精度可視化。因此，在任何給定時(shí)刻，研討人員都能夠經(jīng)過高密度腦電圖了解到，大腦皮層的哪些區(qū)域正處于活動(dòng)狀況。 此外，腦電帽具有較高的舒適度，戴著它也能夠在床上不受干擾地入眠。

近年來各種研討標(biāo)明，同一時(shí)刻大腦各區(qū)域的睡覺狀況并不一致，這引起了科學(xué)家極大的興趣。雖然咱們?cè)缇椭篮ｋ啻竽X的兩個(gè)半球是替換入眠的，但是人類的“部分睡覺”現(xiàn)象卻是最近才發(fā)現(xiàn)的。使用比如高密度腦電圖和顱內(nèi)記載等技能來近距離調(diào)查神經(jīng)元之后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一般用于表征睡覺的慢波并不會(huì)在大腦的一切區(qū)域一同發(fā)作，而是局限于部分區(qū)域，而其他區(qū)域則調(diào)查不到。換句話說，在某些時(shí)刻，大腦的部分區(qū)域能夠被認(rèn)作是“清醒的”，而與此一同，其他區(qū)域卻在“睡覺”。夢(mèng)游就是一個(gè)“半睡半醒”狀況的極端比如，它發(fā)作在深睡階段，夢(mèng)游者雖然能夠活動(dòng)，但大腦并不完全清醒。

人類自身的生理?xiàng)l件也能讓睡覺和清醒兩種狀況混合在一同。比如，當(dāng)一夜的睡覺行將結(jié)束時(shí)，大腦的某些區(qū)域現(xiàn)已醒了，而其他區(qū)域仍表現(xiàn)為睡覺狀況才有的慢波。這種差異性是否多多少少反映了夢(mèng)的存在及其特質(zhì)？

3 長(zhǎng)達(dá)五年的試驗(yàn)

為了答復(fù)這個(gè)問題，在美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的威斯康星睡覺與認(rèn)識(shí)研討中心，中心主任朱利奧·托農(nóng)（Giulio Tonon）和咱們一同開展了一項(xiàng)宏偉的研討。咱們招募了一批健康的志愿者，他們?cè)敢夤蚕碜约旱膲?mèng)境，并贊同睡在試驗(yàn)室里。研討的第一階段，咱們讓志愿者回家睡覺，并要求他們記載下每次睡醒前腦海里的最終片段。一開端，他們發(fā)現(xiàn)很難回憶起最終一場(chǎng)夢(mèng)境；但兩周之后，因?yàn)椴粩嘀貜?fù)深夜的使命，這些志愿者現(xiàn)已足夠?qū)I(yè)。于是，他們順利進(jìn)入了第二階段的使命——在試驗(yàn)室里過夜。

試驗(yàn)是這樣進(jìn)行的：到了晚上，志愿者戴上高密度腦電圖的專用腦電帽，然后進(jìn)入一間沒有窗戶的隔音房間睡覺。這樣一來，志愿者的睡覺不會(huì)被打擾，并且能保證試驗(yàn)一直在相同的條件下進(jìn)行。研討人員在另一個(gè)房間里，調(diào)查計(jì)算機(jī)屏幕上志愿者大腦活動(dòng)的波形改變。每隔15至30分鐘，一名研討人員就會(huì)使用計(jì)算機(jī)發(fā)出聲音以喚醒志愿者，并經(jīng)過對(duì)講機(jī)問詢他們最近一次做夢(mèng)的內(nèi)容。

在長(zhǎng)達(dá)五年的試驗(yàn)中，咱們重復(fù)了近一千次喚醒過程，并記載下了數(shù)百條與夢(mèng)有關(guān)的信息。志愿者描繪的夢(mèng)境五花八門，令人驚嘆——與朋友的對(duì)話、一個(gè)抽象的主意、佛祖腹部的明晰圖畫、某人面孔的模糊回憶、電影般雜亂的長(zhǎng)篇故事的最終一幕……但有時(shí)，志愿者陳述他們沒有做任何夢(mèng)，就好像從完全無認(rèn)識(shí)的狀況中醒來。并且，這種狀況不單單發(fā)作在深睡階段，也會(huì)發(fā)作在REM睡覺階段。

這些調(diào)查為咱們研討與認(rèn)識(shí)相關(guān)的大腦活動(dòng)提供了獨(dú)特的時(shí)機(jī)。夢(mèng)能夠被視作認(rèn)識(shí)的一種特別表現(xiàn)形式，會(huì)在咱們與外界失掉聯(lián)絡(luò)時(shí)出現(xiàn)。做夢(mèng)時(shí)，大腦能夠在不受環(huán)境影響的狀況下創(chuàng)造一系列畫面。雖然夢(mèng)境是虛構(gòu)的，但夢(mèng)中的閱歷與咱們白天清醒時(shí)的閱歷有許多類似之處——夢(mèng)中咱們也會(huì)看見圖畫、聽見聲音，也會(huì)思考和感受心情。在睡覺過程中，有時(shí)大腦會(huì)墮入無認(rèn)識(shí)狀況，因此咱們能夠參照認(rèn)識(shí)活動(dòng)進(jìn)一步了解大腦是如安在睡覺中運(yùn)作的。換句話說，咱們能夠研討與認(rèn)識(shí)相關(guān)的大腦神經(jīng)元。

4 要害的大腦區(qū)域

對(duì)比做夢(mèng)時(shí)的大腦活動(dòng)和從無認(rèn)識(shí)狀況醒來前的大腦活動(dòng)，咱們能夠發(fā)現(xiàn)做夢(mèng)的時(shí)分，大腦低頻活動(dòng)少，高頻活動(dòng)多。這種差別并不是普遍存在，而僅僅出現(xiàn)在被稱為“后皮質(zhì)熱區(qū)”（posterior cortical hot zone）的大腦后側(cè)區(qū)域。它包括視覺區(qū)及其他區(qū)域（如楔前葉和后扣帶回），能夠?qū)⒉煌问降母泄袤w會(huì)整合到一同。試驗(yàn)結(jié)果顯現(xiàn)，要在睡覺時(shí)發(fā)作認(rèn)識(shí)，并不需求激活整個(gè)大腦皮層。發(fā)作夢(mèng)中認(rèn)識(shí)的后皮質(zhì)熱區(qū)實(shí)際上是一個(gè)相對(duì)狹隘的區(qū)域。

另一大驚人之處在于，無論是在NREM睡覺中，仍是在REM睡覺期間，做夢(mèng)都與后皮質(zhì)熱區(qū)的激活有關(guān)。這一現(xiàn)象首次向咱們解說了，為什么在大腦活動(dòng)特點(diǎn)非常不同的兩個(gè)階段咱們都有或許做夢(mèng)。換而言之，夢(mèng)的形成不需求全腦的參加，而僅需求激活后皮質(zhì)熱區(qū)這一特定區(qū)域即可。當(dāng)志愿者明確記得自己做過夢(mèng)時(shí)，即便他們想不起夢(mèng)的內(nèi)容，后皮質(zhì)熱區(qū)內(nèi)的低頻活動(dòng)也比高頻活動(dòng)少。這好像標(biāo)明，后皮質(zhì)熱區(qū)中慢波的改變決議了夢(mèng)是否存在，但無法決議咱們能否記住夢(mèng)的內(nèi)容。咱們調(diào)查到，與被忘記的夢(mèng)不同，當(dāng)大腦多個(gè)區(qū)域被激活時(shí)，夢(mèng)才會(huì)被記住。

除此之外，咱們還調(diào)查到，在REM睡覺階段，某些夢(mèng)的內(nèi)容與大腦特定區(qū)域的激活緊密相關(guān)。與之類似的是，假如大腦在清醒階段感知相同的內(nèi)容，這些區(qū)域也會(huì)被激活。舉個(gè)比如，當(dāng)志愿者夢(mèng)到人臉的時(shí)分，梭狀回面孔區(qū)會(huì)被激活，而在清醒狀況下感知人臉時(shí)也是如此。雖然這一切看起來好像天經(jīng)地義，但卻是科學(xué)界邁出的重要一步：它標(biāo)明夢(mèng)境反映了睡覺中發(fā)作的種種閱歷，因此夢(mèng)并不像許多學(xué)者所認(rèn)為的那樣，只是復(fù)蘇時(shí)發(fā)作的虛偽回憶。

在最近的一次試驗(yàn)中，咱們想弄理解是否有或許實(shí)時(shí)猜測(cè)志愿者的夢(mèng)境。在監(jiān)測(cè)志愿者后皮質(zhì)熱區(qū)的活動(dòng)時(shí)，只需NREM睡覺階段中高低頻活動(dòng)的份額超過必定數(shù)值，咱們就會(huì)把他們叫醒。假如高頻活動(dòng)遠(yuǎn)超低頻活動(dòng)，咱們就會(huì)猜測(cè)志愿者正在做夢(mèng)。經(jīng)過這種辦法，咱們?cè)诓聹y(cè)志愿者是否做夢(mèng)時(shí)，能夠到達(dá)87%的正確率。

5 夢(mèng)境重現(xiàn)

咱們的研討成果解開了睡夢(mèng)研討范疇內(nèi)的許多謎團(tuán)，但卻也引發(fā)了其他問題：是否有一天，后皮質(zhì)熱區(qū)能協(xié)助咱們猜測(cè)，一個(gè)人在睡覺狀況或其他非清醒狀況下（例如昏迷或全身麻醉時(shí)）是否具有認(rèn)識(shí)？后皮質(zhì)熱區(qū)是怎么被激活的？出現(xiàn)在夢(mèng)境中的圖畫是怎么被決議的，其功能又是什么？咱們有或許猜測(cè)夢(mèng)的大部分內(nèi)容，乃至是整個(gè)夢(mèng)境嗎？

曾有科學(xué)試驗(yàn)測(cè)驗(yàn)答復(fù)這些問題。日本奈良先端科學(xué)技能大學(xué)的神谷之康（Yukiyasu Kamitani）等人于2013年在《科學(xué)》（Science）上宣布的一項(xiàng)研討標(biāo)明，或許咱們很快就能實(shí)時(shí)檢查夢(mèng)的內(nèi)容。經(jīng)過激活視覺區(qū)域（也包括后皮質(zhì)熱區(qū)）和運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)技能，神谷的研討團(tuán)隊(duì)在志愿者入眠后使用核磁共振成像（MRI）成功破譯了他們的夢(mèng)境，并以視頻的形式進(jìn)行了重建。

其中一段視頻展現(xiàn)了一系列與函件、數(shù)字和書法有關(guān)的圖畫，然后志愿者解說了自己的夢(mèng)境：“我記得自己看到了一些字。夢(mèng)里出現(xiàn)了一個(gè)類似于信紙的東西，能夠在上面寫字。我看了信紙上的字，是是非的，并且除了這張信紙周圍什么都沒有。在那之前我還觀看了一場(chǎng)電影，電影里有一個(gè)人，但我記不清楚了。”這個(gè)比如標(biāo)明，基于人工智能的發(fā)展，咱們或許能夠預(yù)見睡著后夢(mèng)境的大致內(nèi)容。

跟著數(shù)據(jù)剖析技能的進(jìn)步，或許在不遠(yuǎn)的將來，咱們能更容易地獲取不同的睡覺階段乃至清醒狀況下的類似視頻資料。這樣的進(jìn)步不只能夠滿意咱們想解讀夢(mèng)境與思維的好奇心，并且有更重要的臨床意義：比如將閱歷過腦部傷口、無法對(duì)影響做出反響的患者腦中發(fā)作的工作可視化，或許有助于醫(yī)生判別患者是具有認(rèn)識(shí)、仍是處于昏迷狀況，然后制定更好的治療方案。這些數(shù)據(jù)還有助于咱們理解大腦是怎么生成自己的實(shí)際國(guó)際的：與清醒狀況下的外部實(shí)際國(guó)際比較，腦海中的實(shí)際（如夢(mèng)境）有什么不同？當(dāng)腦海中的實(shí)際與咱們感知到的外部國(guó)際發(fā)作沖突時(shí)（如患有幻覺癥的精神病患者），又會(huì)發(fā)作什么？或許與夢(mèng)有關(guān)的科學(xué)研討能夠提供一個(gè)新的起點(diǎn)，雖然目前的發(fā)現(xiàn)仍不足以答復(fù)此類問題。

撰文 弗蘭切斯卡·西克拉里（Francesca Siclari） 翻譯 馮盈哲