为什么会做梦 我们为什么会做梦

我们为什么做梦

梦想从何而来？为什么我们的大脑每天晚上都能毫不费力地产生故事和图片？以现有的技术，我们真的能记录下这些转瞬即逝的梦吗？

在为期五年的实验中，科学家们探索了睡眠期间的大脑活动，从而确定了负责产生梦的大脑区域。1快速动眼期和其他睡眠

当芝加哥大学的尤金·阿瑟林斯基和纳撒尼尔·克莱特曼在20世纪50年代发现快速眼动睡眠时，这些问题的答案似乎触手可及。当时，两位科学家通过在头皮、眼球和肌肉附近放置电极来记录大脑活动，并首次观察到一个特殊的睡眠阶段。在这个阶段，大脑神经元非常活跃，这与清醒状态非常相似，所以这种睡眠也被称为“异类睡眠”。

此外，他们观察到，当大脑高度活跃时，眼球也会持续快速地运动。根据这一特点，他们决定用英语首字母缩略词“快速动眼期”来指代这个睡眠阶段。

这些发现引起了两位科学家的好奇心，他们在快速眼动睡眠阶段唤醒了志愿者，并询问他们在醒来前是否做了梦。结果显示，74%的志愿者记得做梦。在“其他睡眠阶段”，这一比例降至17%。因此，不难理解为什么研究人员在首次发表这些结果时，声称找到了“一种确定梦是否会出现以及出现频率的方法”。

这一不寻常的发现导致许多科学家重复实验。他们意识到，与其问志愿者是否做了梦，不如问他们“醒来前想到了什么”。这样，即使在其他睡眠阶段，他们也能在70%的情况下得到关于梦的答案。但是现在我们知道，发生在NREM睡眠和快速眼动睡眠中的梦通常是无法区分的。

这一发现给睡眠研究领域带来了更多的谜团。与快速眼动睡眠相反，NREM睡眠时的大脑活动很低，脑电图主要表现为平缓的波线，即低频慢波。那么，为什么大脑可以在两个活动如此不同的睡眠阶段产生梦呢？

相关解释层出不穷——一些研究人员得出结论，大脑活动与做梦无关；有人坚持认为梦不是在睡眠中发生的，而是第一次醒来时思想混乱造成的虚假记忆；其他人怀疑NREM睡眠中的梦是由快速眼动睡眠的入侵引起的。

你是睡着了还是醒着

由于这些不确定性，梦在科学界被认为是一个模糊、有争议、困难甚至不可能的话题。的确，在探索梦的本质时，我们会遇到各种各样的障碍，因为梦转瞬即逝，很快就会被人们遗忘，梦的内容总是出人意料，难以用语言描述。基于以上原因，研究人员需要在夜间叫醒志愿者，收集与梦有关的证据，但这对于志愿者和研究人员来说都不是一次愉快的经历。此外，还有技术上的困难需要克服。为了正确描述与梦相关的大脑活动特征，需要毫秒级时间分辨率和空之间的精确分辨率来识别大脑不同区域的电活动。幸运的是，近年来取得的一些技术进步提高了我们研究睡眠的可能性。

与传统的脑电图相比，高密度脑电图技术有了显著的改进，科学家可以在一个脑电图帽上组装多达256个电极。该技术除了实现出色的时间分辨率外，还可以通过“源模型”，即利用数学算法计算大脑活动的来源，实现大脑不同区域电活动的高精度可视化。因此，在任何给定的时间，研究人员都可以通过高密度脑电图知道大脑皮层的哪些区域是活跃的。此外，脑电图帽舒适度高，还可以在床上无干扰入睡。

近年来，各种研究表明，不同脑区的睡眠状态同时存在差异，引起了科学家的极大兴趣。虽然我们很早就知道海豚的两个半球交替睡觉，但人类的“部分睡眠”现象直到最近才被发现。在使用高密度脑电图和颅内记录等技术近距离观察神经元后，科学家发现，通常用于表征睡眠的慢波并不是在大脑的所有区域同时产生的，而是局限于某些区域，而其他区域则没有被观察到。换句话说，在某些时刻，大脑的某些区域可以被视为“清醒”，而其他区域则是“睡眠”。梦游是“半睡半醒”的极端例子，发生在深度睡眠阶段。虽然梦游者可以活动，但他们的大脑还没有完全清醒。

人类的生理条件也可以混合睡眠和清醒两种状态。例如，当一夜的睡眠即将结束时，大脑的一些区域已经醒来，而其他区域只有在睡觉时仍然显示出慢波。这种差异或多或少反映了梦的存在和特征吗？

五年的实验

为了回答这个问题，美国威斯康星大学麦迪逊分校威斯康星睡眠与意识研究中心主任朱利奥·托农与我们一起进行了一项宏伟的研究。我们招募了一组健康志愿者，他们愿意分享他们的梦想，并同意在实验室睡觉。在研究的第一阶段，我们要求志愿者回家睡觉，并要求他们在醒来前记录大脑的最后一段。起初，他们发现很难回忆起最后一个梦。但两周后，由于反复的深夜任务，这些志愿者足够专业。于是，他们成功地进入了任务的第二阶段——在实验室里过夜。

实验是这样进行的:晚上，志愿者戴上专门的脑电图帽进行高密度脑电图，然后在没有窗户的隔音房间里睡觉。这样志愿者的睡眠就不会被打扰，实验也会一直在同样的条件下进行。在另一个房间里，研究人员在电脑屏幕上观察志愿者大脑活动的波形变化。每隔15到30分钟，一名研究人员会用电脑发出声音叫醒志愿者，并通过对讲机询问他们最后一个梦的情况。

在五年的实验中，我们重复了近1000次觉醒过程，记录了数百条与梦有关的信息。志愿者描述的梦境多种多样，令人惊叹——与朋友的对话、抽象的想法、清晰的佛腹图像、对某人面容的模糊记忆、像电影一样复杂的长篇故事的最后一幕...但是有时志愿者报告说他们没有做任何梦，就像从完全无意识的状态中醒来一样。此外，这种情况不仅发生在深度睡眠中，也发生在快速眼动睡眠中。

这些观察为我们提供了一个独特的机会来研究与意识相关的大脑活动。梦可以看作是一种特殊的意识形式，当我们与外界失去联系时就会出现。做梦时，大脑可以在没有环境刺激的情况下创造出一系列画面。虽然梦是虚构的，但梦里的经历和我们白天清醒时的经历有很多相似之处——我们也在梦里看到图像、听到声音、思考和感受情绪。在睡眠期间，大脑有时会陷入无意识状态，因此我们可以通过参考有意识的活动来了解更多关于大脑在睡眠期间如何工作的信息。换句话说，我们可以研究与意识相关的大脑神经元。

4个关键大脑区域

将做梦时的大脑活动与从无意识中醒来前的大脑活动进行比较，我们可以发现做梦时大脑低频活动较少，高频活动较多。这种差异并不是普遍存在的，只是出现在被称为“后皮质热区”的大脑后部区域。它包含视觉区域和其他区域，可以整合不同形式的感官体验。实验结果表明，睡眠时不需要激活整个大脑皮层来产生意识。产生梦意识的后皮层热区，其实是一个比较狭窄的区域。

另一个令人惊奇的事情是，无论是在NREM睡眠还是快速眼动睡眠期间，做梦都与后皮质热区的激活有关。这一现象首次解释了为什么我们可以在大脑活动的两个不同阶段做梦。换句话说，梦的形成不需要全脑的参与，只需要激活大脑皮层后热区的特定区域即可。当志愿者清楚地记得自己的梦时，即使记不住梦的内容，大脑皮层后热区的低频活动也少于高频活动。这似乎表明大脑皮层后热区慢波的变化决定了梦是否存在，但不能决定我们是否能记住梦的内容。我们观察到，与遗忘的梦不同，只有当大脑的多个区域被激活时，梦才会被记住。

此外，我们还观察到，在快速眼动睡眠期间，一些梦的内容与大脑特定区域的激活密切相关。同样，如果大脑在清醒阶段感知到相同的内容，这些区域也会被激活。例如，当志愿者梦见面孔时，梭状回面孔区会被激活，当他们清醒时感知面孔时也是如此。虽然这一切看似理所当然，但对科学界来说却是重要的一步:它表明梦反映了睡眠时产生的各种体验，所以梦并不像许多学者认为的那样只是在醒来时产生的虚假记忆。

在最近的一项实验中，我们想知道是否有可能实时预测志愿者的梦。在监测志愿者在后皮层热区的活动时，只要NREM睡眠阶段高低频活动比例超过一定值，我们就会唤醒他们。如果高频活动远远超过低频活动，我们会猜测志愿者在做梦。通过这种方法，我们可以达到87%的准确率来预测志愿者是否做梦。

5梦再现

我们的研究解开了睡眠研究领域的许多谜团，但也提出了其他问题:是否有一天，大脑皮层后热区会帮助我们预测一个人在睡眠还是其他非清醒状态下是有意识的？后皮质热区是如何激活的？梦里出现的图像是如何确定的，它们的功能是什么？我们有可能预测大部分的梦，甚至整个梦吗？

已经有科学实验来回答这些问题。2013年，日本奈良长岛科技大学的Shintani Zhikang等人在《科学》杂志上发表的一项研究表明，我们可能很快就能实时查看梦的内容。神谷的研究团队通过激活视觉区域，利用机器学习技术，在他们入睡后，利用核磁共振成功破译了他们的梦境，并以视频的形式进行了重构。

一段视频展示了一系列与字母、数字和书法相关的图像，然后志愿者们解释了他们的梦想:“我记得看到过一些单词。在梦里，出现了类似于信纸的东西，你可以在上面写字。我看了信纸上的字，白纸黑字，周围什么都没有，只有这张信纸。在此之前，我还看了一部电影。电影里有一个人，但我记不清了。”这个例子说明，基于人工智能的发展，我们或许可以预见入睡后梦的大致内容。

随着数据分析技术的发展，在不久的将来，我们可能更容易获得不同睡眠阶段甚至清醒状态下的相似视频数据。这样的进展不仅可以满足我们解读梦境和思想的好奇心，还具有更重要的临床意义:例如，将经历过脑外伤而对刺激没有反应的患者大脑中发生的事情可视化，可能有助于医生判断患者是有意识还是处于昏迷状态，从而制定更好的治疗方案。这些数据也有助于我们理解大脑是如何生成自己的真实世界的:我们清醒时头脑中的现实和外界的真实世界有什么区别？当我们头脑中的现实与我们感知的外部世界发生冲突时，会发生什么？也许与梦有关的科学研究可以提供一个新的起点，尽管目前的发现仍然不足以回答这样的问题。

作者弗朗西斯卡·西卡里翻译冯英哲