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咱们为甚么会做梦

日期:2020-01-04   

  我们为何会做梦

  【全球科技】

  梦从那里来?为什么我们的大脑能够每夜绝不费劲地天生故事和图片?利用现有的技术,我们能够实切实在地记载下这些转眼即逝的梦境吗?

  在长达五年的实验中,科学家探索了睡眠期间的大脑活动,从而肯定了担任产生梦境的大脑区域。

  1 疾速眼动与其他睡眠

  当米国芝减哥大学的欧赫内·阿瑟林斯基(Eugene Aserinsky)与纳塔涅我·克莱特曼(Nathaniel Kleitman)于20世纪50年月发现快捷眼动(REM)睡眠之后,这些题目的谜底仿佛变得触脚可及。其时,两位科学家通过在头皮、眼球邻近和肌肉上放置电极(即通过脑电图、眼电图和肌电图)来记录大脑活动,初次不雅察到了一种特殊的睡眠阶段。在这一阶段,大脑神经元非常活泼,与清醒状态极其相似,因此这种睡眠也被称为“同相睡眠”。

  别的,他们观察到,在大脑高度活跃的同时,眼球也会出现连续的快速挪动。依据这种特征,他们决定用“快速眼动”(rapid eye movement)的英文尾字母缩写REM来指代这一睡眠阶段。

  这些发现激烈了两位科学家的猎奇心,他们唤醒了实验中处于REM睡眠阶段的志愿者,并询问他们在醒来之前是否做了梦。结果表白,有74%的志愿者记得自己做了梦。而在“其他睡眠阶段”(也被称为非倏地眼动睡眠或NREM睡眠),这一比例则降至17%。因此我们也不难懂得,为何研究人员在最后揭橥这些结果的时候,宣称他们找到了“能够断定梦是否会出现和出现频次的办法”。

  这一非同平常的发现使得很多科学家开端反复这项实验。他们意想到,与其讯问志愿者们是可做了梦,不如问问他们“清醒之前脑海中出现了甚么”。如许一来,即便处于其他睡眠阶段,在70%的情况下他们也能获得相关梦境的回答。但现在我们曾经知讲,发生在NREM睡眠与REM睡眠中的梦境经常易以辨别。

  这一发现给睡梦研究范畴带来了更多的谜团。与REM睡眠相反,NREM睡眠中大脑的活跃度很低,在脑电图中隐示的重要是陡峭的海浪线,即低频的慢波。那末,大脑为安在活跃度如斯不同的两个睡眠阶段都能产生梦境呢?

  相关的解释层见叠出——有些研究者总结,大脑活跃度与做梦并没有关系;有些人脆称梦并不发生在睡眠中,而是刚苏醒时思路凌乱招致的虚伪记忆;另有一些人则猜忌NREM睡眠中产生的梦境由REM睡眠的进侵形成。

  2 睡了还是醒着

  由于这些不确定性,梦在科学天下被视作是一个隐约、有争议、难以探究甚至无法探究的话题。确实,rb88官网,摸索梦的实质时会碰到各种妨碍,由于梦转眼即逝,很快就会被人们失�记,并且梦境的内容老是出乎意料,难以用说话描述。因为以上起因,研究人员需要在夜迟唤醒志愿者,以便搜集与梦有关的证据,但这对志愿者和研究人员两边来讲都不是什么高兴的经历。此外,还有技术层面的艰苦需要霸占。为了正确描述与梦有关的大脑活动特点,需要毫秒级的时间分辩率和准确的空间分辨率,来辨认大脑不同区域的电活动。荣幸的是,近些年来获得的一些技术提高进步了我们研究睡眠的可能性。

  高稀度脑电图(high-density EEG)技术相较于传统的脑电图有了显明的改良,迷信家能在一顶脑电帽上拆卸多达256个电极。除可能到达杰出的时光辨别率(毫秒级),应技巧借能经由过程“疑源本相”(source modeling),即应用数教算法盘算出发生大脑活动的泉源,完成年夜脑分歧地区的电活动的下粗量可视化。因而,在职何给准时刻,研讨职员皆可以经过高密度脑电图懂得到,年夜脑皮层的哪些区域正处于运动状况。 另外,脑电帽存在较高的舒服度,戴着它也能够正在床上没有受烦扰天入眠。

  最近几年去各类研究注解,统一时刻大脑各区域的睡眠状态并纷歧致,那惹起了科学家极大的兴致。只管我们早就晓得海豚大脑的两个半球是瓜代进睡的,然而人类的“部分睡眠”景象却是比来才发明的。利用诸如高密度脑电图跟颅内记载等技术来远间隔察看神经元以后,科学家收现,平日用于表征睡眠的缓波其实不会在大脑的贪图区域同时产死,而是范围于局部区域,而其他区域则视察不到。换句话道,在某些时辰,大脑的部门区域能够被认做是“苏醒的”,而取此同时,其余区域却在“睡觉”。梦游就是一个“半睡半醉”状态的极其例子,它产生在深睡阶段,梦游者固然能够活动,当心大脑并不完整浑醒。

  人类本身的心理前提也能让睡眠和清醒两种状态混杂在一同。比方,当一夜的睡眠行将停止时,大脑的某些区域已醒了,而其他区域仍表现为睡眠状态才有的慢波。这种差别性是否多若干少反应了梦的存在及其特质?

  3 长达五年的实验

  为了回问这个问题,在米国威斯康星大学麦迪逊分校的威斯康星睡眠与意识研究核心,中央主任墨利奥·托农(Giulio Tonon)和我们一路发展了一项雄伟的研究。我们招募了一批安康的志愿者,他们乐意分享自己的梦境,并批准睡在实验室里。研究的第一阶段,我们让志愿者回家睡觉,并请求他们记录下每次就寝前脑海里的最后片断。一开初,他们发现很难回想起最后一场梦境;但两周之后,因为一直重复深夜的义务,这些志愿者已经充足专业。因而,他们顺遂进入了第发布阶段的任务——在实验室里留宿。

  实验是如许进行的:到了早晨,志愿者戴上高密度脑电图的公用脑电帽,然落后入一间出有窗户的隔音房间睡觉。这样一来,志愿者的睡眠不会被打搅,并且能保障实验一直在雷同的条件下进止。研究人员在另一个房间里,观察计算机屏幕上志愿者大脑活动的波形变化。每隔15至30分钟,一位研究人员就会利用计算机收回声音以唤醒志愿者,并通过对讲机询问他们最近一次做梦的内容。

  在少达五年的实验中,我们重复了近一千次幻想进程,并记录下了数百条与梦有关的信息。志愿者描写的梦境形形色色,使人赞叹——与友人的对付话、一个形象的主意、佛祖背部的清楚图像、或人面貌的含混影象、片子般庞杂的长篇故事的最后一幕……但有时,志愿者讲演他们不做任何梦,就似乎从完齐无意识的状态中醒来。而且,这种情况不但单发生在深睡阶段,也会发生在REM睡眠阶段。

  这些不雅察为我们研究与意识相干的大脑活动供给了奇特的机遇。梦可以被视作意识的一种特别表示情势,会在我们与中界落空接洽时呈现。做梦时,大脑可以在不受情况安慰的情形下发明一系列绘里。尽管梦境是虚拟的,但梦中的经历与我们日间清醒时的阅历有诸多类似的地方——梦中我们也会瞥见图象、闻声声响,也会思考和感触情感。在睡眠过程当中,偶然大脑会堕入有意识状态,果此我们可以参照认识活动进一步了解大脑是如安在睡眠中运作的。换句话说,我们能够研究与意知趣闭的大脑神经元。

  4 要害的大脑区域

  对照做梦时的大脑活动和从有意识状态醒来前的大脑活动,我们可以发现做梦的时辰,大脑低频活动少,高频活动多。这种差异并非广泛存在,而仅仅涌现在被称为“后皮质热区”(posterior cortical hot zone)的大脑后侧区域。它包括视觉区及其他区域(如楔前叶和后扣带回),能够将分歧形式的感卒休会整开到一路。真验成果显著,要在睡眠时产买卖识,并不须要激活全部大脑皮层。产生梦重大识的后皮质热区现实上是一个绝对狭小的区域。

  另外一大惊人之处在于,不管是在NREM睡眠中,仍是在REM睡眠时代,做梦都与后皮质热区的激活有关。这一现象初次背我们说明了,为什么在大脑活动特色十分不同的两个阶段我们都有可能做梦。换而行之,梦的构成不需要全脑的参加,而仅需要激活后皮质热区这一特定区域便可。当志愿者明白记得本人做过梦时,即使他们想不起梦的内容,后皮质热区内的低频活动也比高频活动少。这好像标明,后皮质热区中慢波的变更决定了梦是否存在,但无奈决定我们是否记着梦的内容。我们观察到,与被忘记的梦不同,当大脑多个区域被激活时,梦才会被记住。

  除此除外,我们还观察到,在REM睡眠阶段,某些梦的内容与大脑特定区域的激活严密相关。与之相似的是,如果大脑在清醒阶段感知相同的内容,这些区域也会被激活。举个例子,当志愿者梦到人脸的时候,梭状回面孔区会被激活,而在清醒状态下感知人脸时也是如此。尽管这所有看起来好像天经地义,但却是科学界迈出的主要一步:它评释梦境反映了睡眠中产生的各种经历,因此梦并不像许多学者所以为的如许,只是苏醒时产生的实假记忆。

  在比来的一次试验中,咱们念弄清楚能否有可能及时预测志愿者的梦幻。在监测自愿者后皮度热区的活动时,只有NREM就寝阶段中高下频活动的比例跨越必定数值,我们便会把他们唤醒。假如高频活动近超低频活动,我们就会猜想志愿者正在做梦。经由过程这类方式,我们在猜测意愿者是不是做梦时,能够达到87%的准确率。

  5 梦境重现

  我们的研究结果解开了睡梦研究发域内的许多谜团,但却也激起了其他问题:是否有一天,后皮质热区能辅助我们预测,一小我在睡眠状态或其他非清醒状态下(比方浑浊或满身亮醒时)是否具无意识?后皮质热区是若何被激活的?出当初梦境中的图像是若何被决议的,其功效又是什么?我们有可能预测梦的大部分式样,乃至是整个梦境吗?

  曾有科学实验测验考试答复这些问题。岛国奈良前端科学技术大学的神谷之康(Yukiyasu Kamitani)等人于2013年在《科学》(Science)上宣布的一项研究讲明,兴许我们很快就可以实时检查梦的内容。通稳当活视觉区域(也包含后皮质热区)和应用机械进修技术,神谷的研究团队在志愿者入睡后利用核磁共振成像(MRI)胜利破译了他们的梦境,并以视频的形式禁止了重修。

  个中一段视频展示了一系列与函件、数字和书法有关的图像,而后志愿者解释了自己的梦境:“我记得自己看到了一些字。梦里出现了一个相似于信纸的货色,可以在下面写字。我看了信纸上的字,是诟谇的,而且除了这张信纸四周什么都没有。在那之前我还观看了一场电影,电影里有一团体,但我记不明白了。”这个例子解释,基于野生智能的发作,我们或者可以预感睡着后梦境的大抵内容。

  跟着数据剖析技术的进步,也许在不远的未来,我们能更轻易地获得不同的睡眠阶段甚至清醒状态下的类似视频材料。这样的先进不只可以满意我们想解读梦境与思维的好偶心,而且有更重要的临床意思:好比将经历过脑部创伤、无法对刺激做出反映的病人脑中发生的事件可视化,或许有助于大夫断定病人是具备意识、还是处于昏迷状态,从而制订更好的医治计划。这些数据还有助于我们理解大脑是如何生成自己的现实世界的:与清醒状态下的外部事实世界比拟,脑海中的现实(如梦境)有什么不同?当脑海中的现实与我们感知到的内部世界发生抵触时(如患有幻觉症的神经病患者),又会发生什么?也许与梦有关的科学研究能够提供一个新的起点,尽管今朝的发现仍缺乏以回答此类问题。

  撰文 弗兰切斯卡·西克推里(Francesca Siclari) 翻译 冯盈哲 【编纂:田专群】