运用交际账号登陆

其时方位: 主页 > 前沿 > 生物 • 医学

咱们为什么会做梦?

时间: 2019年12月27日 | 作者: Francesca Siclari | 来历: 举世(www.22vfpn.com)
在千奇百怪的梦境中,咱们会看见图画、听见声响,也会考虑和感触心情,以致于每个人都会猎奇,梦境是怎样发作的?


未标题-111.jpg

图片来历:pixabay


这篇原载于《举世》2020年1月新刊的文章,解读了一项近期研讨获得的展开:在一项长达五年的试验中,家探求了睡觉期间的大脑活动,然后确认了担任发作梦境的大脑区域。但一个令人生畏的场景是,跟着技能的展开,或许在未来,咱们的梦境可以被破译……


撰文 | 弗兰切斯卡 · 西克拉里(Francesca Siclari) 

翻译 | 冯盈哲


梦从哪里来?为何咱们的大脑可以每夜毫不费力地生成故事和图片?使用现有的技能,咱们可以实实在在地记载下这些转瞬即逝的梦境吗?


美国芝加哥大学的欧赫内·阿瑟林斯基(Eugene Aserinsky)与纳塔涅尔·克莱特曼(Nathaniel Kleitman)于上世纪50年代发现快速眼动(REM)睡觉之后,这些问题的答案好像变得触手可及。其时,两位家经过在头皮、眼球邻近和肌肉上放置电极(即经过脑电图、眼电图和肌电图)来记载大脑活动,初次调查到了一种特别的睡觉阶段。在这一阶段,大脑神经元非常活泼,与清醒状况极为相似,因而这种睡觉也被称为“异相睡觉”。


别的,他们调查到,在大脑高度活泼的一同,眼球也会呈现继续的快速移动。依据这种特征,他们决议用“快动眼睡觉”(rapid eye movement)的英文首字母缩写REM来指代这一睡觉阶段。


这些发现激发了两位家的猎奇心,他们叫醒了试验中处于REM睡觉阶段的自愿者,并问询他们在醒来之前是否做了梦。成果标明,有74%的自愿者记住自己做了梦。而在其他睡觉阶段(也被称为非快速眼动睡觉,或NREM睡觉),这一份额则降至17%。因而咱们也不难了解,为何研讨人员在开端宣布这些成果的时分,宣称他们找到了“可以确认梦是否会呈现以及呈现频率的办法”。



迷点重重


这一非同小可的发现使得许多家开端重复这项试验。他们认识到,与其问询自愿者们是否做了梦,不如问问他们“复苏之前脑海中呈现了什么”。这样一来,即使处于其他睡觉阶段,在70%的状况下他们也能得到有关梦境的答复。但现在咱们现已知道,发作在NREM睡觉与REM睡觉中的梦境常常难以区别。


这一发现给睡梦研讨范畴带来了更多的疑团。与REM睡觉相反,NREM睡觉中大脑的活泼度很低,在脑电图中显现的主要是陡峭的波涛线,即低频的慢波。那么,大脑为安在活泼度如此不同的两个睡觉阶段都能发作梦境呢?


相关的解说层出不穷——有些研讨者总结,大脑活泼度与做梦并无相关;有些人坚称梦并不发作在睡觉中,而是刚复苏时思绪紊乱导致的虚伪回忆;还有一些人则置疑NREM睡觉中发作的梦境由REM睡觉的侵略构成。



睡了仍是醒着


因为这些不确认性,梦在国际被视作是一个含糊、有争议、难以乃至无法探求的论题。确实,探究梦的实质时会遇到种种阻止,因为梦转瞬即逝,很快就会被人们忘记,并且梦境的内容总是出其不意,难以用言语描绘。因为以上原因,研讨人员需求在夜晚唤醒自愿者,以便搜集与梦有关的依据,但这关于自愿者和研讨人员两边来说都不是什么愉快的阅历。此外,还有技能层面的困难需求霸占。为了正确描绘与梦有关的大脑活动特征,需求毫秒级的时间分辨率和准确的空间分辨率,来辨认大脑不同区域的电活动。走运的是,近年来获得的一些技能前进提高了咱们研讨睡觉的或许性。


高密度脑电图(high-density EEG)技能相较于传统的脑电图有了显着的改进,家能在一顶脑电帽上安装多达256个电极。除了可以到达超卓的时间分辨率(毫秒级),该技能还能经过“信源模型”(source modeling),即使用数学算法计算出发作大脑活动的源头,完成大脑不同区域的电活动的高精度可视化。因而,在任何给定时间,研讨人员都可以经过高密度脑电图了解到,大脑皮层的哪些区域正处于活动状况。此外,脑电帽具有较高的舒适度,戴着它也可以在床上不受搅扰地入眠。


近年来各种研讨标明,同一时间大脑各区域的睡觉状况并不共同,这引起了家极大的爱好。虽然咱们早就知道海豚大脑的两个半球是替换入眠的,可是人类的“部分睡觉”现象却是最近才发现的。使用比方高密度脑电图和颅内记载等技能来近距离调查神经元之后,家发现,一般用于表征睡觉的慢波并不会在大脑的一切区域一同发作,而是局限于部分区域,而其他区域则调查不到。换句话说,在某些时间,大脑的部分区域可以被认作是“清醒的”,而与此一同,其他区域却在“睡觉”。梦游便是一个“半睡半醒”状况的极点比方,它发作在深睡阶段,梦游者虽然可以活动,但大脑并不彻底清醒。


image.png


人类本身的生理条件也能让睡觉和清醒两种状况混合在一同。比方,当一夜的睡觉行将结束时,大脑的某些区域现已醒了,而其他区域仍表现为睡觉状况才有的慢波。这种差异性是否多多少少反映了梦的存在及其特质?



长达5年的试验


为了答复这个问题,在美国威斯康星大学麦迪逊分校的威斯康星睡觉与认识研讨中心,中心主任朱利奥·托农(Giulio Tonon)和咱们一同展开了一项雄伟的研讨。咱们招募了一批健康的自愿者,他们乐意共享自己的梦境,并赞同睡在试验室里。研讨的第一阶段,咱们让自愿者回家睡觉,并要求他们记载下每次睡醒前脑海里的最终片段。一开端,他们发现很难回忆起最终一场梦境;但两周之后,因为不断重复深夜的任务,这些自愿者现已满意专业。所以,他们顺畅进入了第二阶段的任务——在试验室里过夜。

           

试验是这样进行的:到了晚上,自愿者戴上高密度脑电图的专用脑电帽,然后进入一间没有窗户的隔音房间睡觉。这样一来,自愿者的睡觉不会被打扰,并且能确保试验一直在相同的条件下进行。研讨人员在另一个房间里,调查计算机屏幕上自愿者大脑活动的波形改变。每隔15~30分钟,一名研讨人员就会使用计算机发出声响以唤醒自愿者,并经过对讲机问询他们最近一次做梦的内容。


在长达五年的试验中,咱们重复了近一千次唤醒进程,并记载下了数百条与梦有关的信息。自愿者描绘的梦境形形色色,令人惊叹——与朋友的对话、一个笼统的主意、佛祖腹部的明晰图画、或人面孔的含糊回忆、电影般杂乱的长篇故事的最终一幕……但有时,自愿者陈述他们没有做任何梦,就好像从彻底无认识的状况中醒来。并且,这种状况不单单发作在深睡阶段,也会发作在REM睡觉阶段。


这些调查为咱们研讨与认识相关的大脑活动供给了共同的时机。梦可以被视作认识的一种特别表现方式,会在咱们与外界失掉联络时呈现。做梦时,大脑可以在不受环境影响的状况下发明一系列画面。虽然梦境是虚拟的,但梦中的阅历与咱们白日清醒时的阅历有许多相似之处——梦中咱们也会看见图画、听见声响,也会考虑和感触心情。在睡觉进程中,有时大脑会堕入无认识状况,因而咱们可以参照认识活动进一步了解大脑是如安在睡觉中运作的。换句话说,咱们可以研讨与认识相关的大脑神经元。



要害的大脑区域


比照做梦时的大脑活动和从无认识状况醒来前的大脑活动,咱们可以发现做梦的时分,大脑低频活动少,高频活动多。这种不同并不是普遍存在,而仅仅呈现在被称为“后皮质热区”(posterior cortical hot zone)的大脑后侧区域。它包含视觉区及其他区域(如楔前叶和后扣带回),可以将不同方式的感官体会整合到一同。试验成果显现,要在睡觉时发作认识,并不需求激活整个大脑皮层。发作梦中认识的后皮质热区实际上是一个相对狭隘的区域。


另一大惊人之处在于,无论是在NREM睡觉中,仍是在REM睡觉期间,做梦都与后皮质热区的激活有关。这一现象初次向咱们解说了,为什么在大脑活动特色非常不同的两个阶段咱们都有或许做梦。换而言之,梦的构成不需求全脑的参加,而仅需求激活后皮质热区这一特定区域即可。当自愿者清晰记住自己做过梦时,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改变决议了梦是否存在,但无法决议咱们能否记住梦的内容。咱们调查到,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。


除此之外,咱们还调查到,在REM睡觉阶段,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,假如大脑在清醒阶段感知相同的内容,这些区域也会被激活。举个比方,当自愿者梦到人脸的时分,梭状回面孔区会被激活,而在清醒状况下感知人脸时也是如此。虽然这一切看起来好像天经地义,但却是界迈出的重要一步:它标明梦境反映了睡觉中发作的种种阅历,因而梦并不像许多学者所以为的那样,仅仅复苏时发作的虚伪回忆。


image.png


在最近的一次试验中,咱们想弄了解是否有或许实时猜想自愿者的梦境。在监测自愿者后皮质热区的活动时,只需NREM睡觉阶段中高低频活动的份额逾越必定数值,咱们就会把他们叫醒。假如高频活动远超低频活动,咱们就会猜想自愿者正在做梦。经过这种办法,咱们在猜想自愿者是否做梦时,可以到达87%的正确率。



梦境重现


咱们的研讨成果解开了睡梦研讨范畴内的许多疑团,但却也引发了其他问题:是否有一天,后皮质热区能协助咱们猜想,一个人在睡觉状况或其他非清醒状况下(例如昏倒或全身麻醉时)是否具有认识?后皮质热区是怎么被激活的?呈现在梦境中的图画是怎么被决议的,其功用又是什么?咱们有或许猜想梦的大部分内容,乃至是整个梦境吗?


曾有试验测验答复这些问题。日本奈良先端技能大学的神谷之康(Yukiyasu Kamitani)等人于2013年在《》(Science)上宣布的一项研讨标明,或许咱们很快就能实时检查梦的内容。经过激活视觉区域(也包含后皮质热区)和运用机器学习技能,神谷的研讨团队在自愿者入眠后使用核磁共振成像(MRI)成功破译了他们的梦境,并以视频的方式进行了重建。


其间一段视频展示了一系列与函件、数字和书法有关的图画,然后自愿者解说了自己的梦境:“我记住自己看到了一些字。梦里呈现了一个相似于信纸的东西,可以在上面写字。我看了信纸上的字,是是非的,并且除了这张信纸周围什么都没有。在那之前我还观看了一场电影,电影里有一个人,但我记不清楚了。”这个比方标明,根据人工智能的展开,咱们或许可以预见睡着后梦境的大致内容。


跟着数据剖析技能的前进,或许在不远的将来,咱们能更容易地获取不同的睡觉阶段乃至清醒状况下的相似视频材料。这样的前进不只可以满意咱们想解读梦境与思维的猎奇心,并且有更重要的临床意义:比方将阅历过脑部伤口、无法对影响做出反响的患者脑中发作的工作可视化,或许有助于医师判别患者是具有认识、仍是处于昏倒状况,然后拟定更好的医治计划。这些数据还有助于咱们了解大脑是怎么生成自己的实际国际的:与清醒状况下的外部实际国际比较,脑海中的实际(如梦境)有什么不同?当脑海中的实际与咱们感知到的外部国际发作冲突时(如患有幻觉症的精神病患者),又会发作什么?或许与梦有关的研讨可以供给一个新的起点,虽然现在的发现仍不足以答复此类问题。


作者介绍:弗兰切斯卡·西克拉里是瑞士洛桑大学医院的神经学家及睡觉医学专家。她领导的研讨团队正在企图澄清,正常人的大脑以及睡觉妨碍(失眠症)患者的大脑怎么发作梦境。


扩展阅览:

1. The Neural Correlates of Dreaming. Siclari F., Tononi G. e altri, in «Nature Neuroscience», Vol. 20, n. 6, pp. 872-878, giugno 2017.

2. Local Aspects of Sleep and Wakefulness. Siclari F., Tononi G., in «Current Opinion in Neurobiology», Vol. 44, pp. 222-227, giugno 2017.

3. Neural Decoding of Visual Imagery During Sleep. Horikawa T., Kamitani Y. e altri, in «Science», Vol. 340, n. 6132, pp. 639-642, 3 maggio 2013.

4. La decifrazione dei sogni in tempo reale: http://is-edge.naist.jp/Edge/2014/02/neural-decoding-of-visual-imagery-during-sleep.