咱們為什么會做夢
夢從哪里來？為何咱們的大腦能夠每夜毫不費力地生成故事和圖片？使用現有的技能，咱們能夠實實在在地記載下這些轉瞬即逝的夢境嗎？
在長達五年的試驗中，科學家探求了睡覺期間的大腦活動，然后確認了負責發作夢境的大腦區域。
1 快速眼動與其他睡覺
當美國芝加哥大學的歐赫內·阿瑟林斯基（Eugene Aserinsky）與納塔涅爾·克萊特曼（Nathaniel Kleitman）于20世紀50年代發現快速眼動（REM）睡覺之后，這些問題的答案好像變得觸手可及。其時，兩位科學家經過在頭皮、眼球附近和肌肉上放置電極（即經過腦電圖、眼電圖和肌電圖）來記載大腦活動，首次調查到了一種特別的睡覺階段。在這一階段，大腦神經元非常活潑，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，他們調查到，在大腦高度活潑的一同，眼球也會出現持續的快速移動。依據這種特征，他們決議用“快速眼動”（rapid eye movement）的英文首字母縮寫REM來指代這一睡覺階段。
這些發現激發了兩位科學家的好奇心，他們叫醒了試驗中處于REM睡覺階段的志愿者，并問詢他們在醒來之前是否做了夢。結果標明，有74%的志愿者記得自己做了夢。而在“其他睡覺階段”（也被稱為非快速眼動睡覺或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果的時分，聲稱他們找到了“能夠確認夢是否會出現以及出現頻率的辦法”。
這一非同尋常的發現使得許多科學家開端重復這項試驗。他們認識到，與其問詢志愿者們是否做了夢，不如問問他們“復蘇之前腦海中出現了什么”。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夢境的答復。但如今咱們現已知道，發作在NREM睡覺與REM睡覺中的夢境常常難以區別。
這一發現給睡夢研討范疇帶來了更多的謎團。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睡覺階段都能發作夢境呢？
相關的解說層出不窮——有些研討者總結，大腦活潑度與做夢并無關聯；有些人堅稱夢并不發作在睡覺中，而是剛復蘇時思緒紊亂導致的虛偽回憶；還有一些人則置疑NREM睡覺中發作的夢境由REM睡覺的侵略形成。
2 睡了仍是醒著
因為這些不確認性，夢在科學國際被視作是一個模糊、有爭議、難以探求乃至無法探求的話題。確實，探索夢的實質時會遇到種種阻礙，因為夢轉瞬即逝，很快就會被人們忘記，并且夢境的內容總是出人意料，難以用言語描繪。因為以上原因，研討人員需求在夜晚喚醒志愿者，以便收集與夢有關的證據，但這關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。為了正確描繪與夢有關的大腦活動特征，需求毫秒級的時間分辨率和準確的空間分辨率，來辨認大腦不同區域的電活動。走運的是，近年來獲得的一些技能進步提高了咱們研討睡覺的或許性。
高密度腦電圖（high-density EEG）技能相較于傳統的腦電圖有了顯著的改善，科學家能在一頂腦電帽上裝配多達256個電極。除了能夠到達超卓的時間分辨率（毫秒級），該技能還能經過“信源模型”（source modeling），即使用數學算法計算出發作大腦活動的源頭，完成大腦不同區域的電活動的高精度可視化。因此，在任何給定時刻，研討人員都能夠經過高密度腦電圖了解到，大腦皮層的哪些區域正處于活動狀況。 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。
近年來各種研討標明，同一時刻大腦各區域的睡覺狀況并不一致，這引起了科學家極大的興趣。雖然咱們早就知道海豚大腦的兩個半球是替換入眠的，但是人類的“部分睡覺”現象卻是最近才發現的。使用比如高密度腦電圖和顱內記載等技能來近距離調查神經元之后，科學家發現，一般用于表征睡覺的慢波并不會在大腦的一切區域一同發作，而是局限于部分區域，而其他區域則調查不到。換句話說，在某些時刻，大腦的部分區域能夠被認作是“清醒的”，而與此一同，其他區域卻在“睡覺”。夢游就是一個“半睡半醒”狀況的極端比如，它發作在深睡階段，夢游者雖然能夠活動，但大腦并不完全清醒。
人類自身的生理條件也能讓睡覺和清醒兩種狀況混合在一同。比如，當一夜的睡覺行將結束時，大腦的某些區域現已醒了，而其他區域仍表現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的存在及其特質？
3 長達五年的試驗
為了答復這個問題，在美國威斯康星大學麥迪遜分校的威斯康星睡覺與認識研討中心，中心主任朱利奧·托農（Giulio Tonon）和咱們一同開展了一項宏偉的研討。咱們招募了一批健康的志愿者，他們愿意共享自己的夢境，并贊同睡在試驗室里。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，他們發現很難回憶起最終一場夢境；但兩周之后，因為不斷重復深夜的使命，這些志愿者現已足夠專業。于是，他們順利進入了第二階段的使命——在試驗室里過夜。
試驗是這樣進行的：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，志愿者的睡覺不會被打擾，并且能保證試驗一直在相同的條件下進行。研討人員在另一個房間里，調查計算機屏幕上志愿者大腦活動的波形改變。每隔15至30分鐘，一名研討人員就會使用計算機發出聲音以喚醒志愿者，并經過對講機問詢他們最近一次做夢的內容。
在長達五年的試驗中，咱們重復了近一千次喚醒過程，并記載下了數百條與夢有關的信息。志愿者描繪的夢境五花八門，令人驚嘆——與朋友的對話、一個抽象的主意、佛祖腹部的明晰圖畫、某人面孔的模糊回憶、電影般雜亂的長篇故事的最終一幕……但有時，志愿者陳述他們沒有做任何夢，就好像從完全無認識的狀況中醒來。并且，這種狀況不單單發作在深睡階段，也會發作在REM睡覺階段。
這些調查為咱們研討與認識相關的大腦活動提供了獨特的時機。夢能夠被視作認識的一種特別表現形式，會在咱們與外界失掉聯絡時出現。做夢時，大腦能夠在不受環境影響的狀況下創造一系列畫面。雖然夢境是虛構的，但夢中的閱歷與咱們白天清醒時的閱歷有許多類似之處——夢中咱們也會看見圖畫、聽見聲音，也會思考和感受心情。在睡覺過程中，有時大腦會墮入無認識狀況，因此咱們能夠參照認識活動進一步了解大腦是如安在睡覺中運作的。換句話說，咱們能夠研討與認識相關的大腦神經元。
4 要害的大腦區域
對比做夢時的大腦活動和從無認識狀況醒來前的大腦活動，咱們能夠發現做夢的時分，大腦低頻活動少，高頻活動多。這種差別并不是普遍存在，而僅僅出現在被稱為“后皮質熱區”（posterior cortical hot zone）的大腦后側區域。它包括視覺區及其他區域（如楔前葉和后扣帶回），能夠將不同形式的感官體會整合到一同。試驗結果顯現，要在睡覺時發作認識，并不需求激活整個大腦皮層。發作夢中認識的后皮質熱區實際上是一個相對狹隘的區域。
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，做夢都與后皮質熱區的激活有關。這一現象首次向咱們解說了，為什么在大腦活動特點非常不同的兩個階段咱們都有或許做夢。換而言之，夢的形成不需求全腦的參加，而僅需求激活后皮質熱區這一特定區域即可。當志愿者明確記得自己做過夢時，即便他們想不起夢的內容，后皮質熱區內的低頻活動也比高頻活動少。這好像標明，后皮質熱區中慢波的改變決議了夢是否存在，但無法決議咱們能否記住夢的內容。咱們調查到，與被忘記的夢不同，當大腦多個區域被激活時，夢才會被記住。
除此之外，咱們還調查到，在REM睡覺階段，某些夢的內容與大腦特定區域的激活緊密相關。與之類似的是，假如大腦在清醒階段感知相同的內容，這些區域也會被激活。舉個比如，當志愿者夢到人臉的時分，梭狀回面孔區會被激活，而在清醒狀況下感知人臉時也是如此。雖然這一切看起來好像天經地義，但卻是科學界邁出的重要一步：它標明夢境反映了睡覺中發作的種種閱歷，因此夢并不像許多學者所認為的那樣，只是復蘇時發作的虛偽回憶。
在最近的一次試驗中，咱們想弄理解是否有或許實時猜測志愿者的夢境。在監測志愿者后皮質熱區的活動時，只需NREM睡覺階段中高低頻活動的份額超過必定數值，咱們就會把他們叫醒。假如高頻活動遠超低頻活動，咱們就會猜測志愿者正在做夢。經過這種辦法，咱們在猜測志愿者是否做夢時，能夠到達87%的正確率。
5 夢境重現
咱們的研討成果解開了睡夢研討范疇內的許多謎團，但卻也引發了其他問題：是否有一天，后皮質熱區能協助咱們猜測，一個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）是否具有認識？后皮質熱區是怎么被激活的？出現在夢境中的圖畫是怎么被決議的，其功能又是什么？咱們有或許猜測夢的大部分內容，乃至是整個夢境嗎？
曾有科學試驗測驗答復這些問題。日本奈良先端科學技能大學的神谷之康（Yukiyasu Kamitani）等人于2013年在《科學》（Science）上宣布的一項研討標明，或許咱們很快就能實時檢查夢的內容。經過激活視覺區域（也包括后皮質熱區）和運用機器學習技能，神谷的研討團隊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境，并以視頻的形式進行了重建。
其中一段視頻展現了一系列與函件、數字和書法有關的圖畫，然后志愿者解說了自己的夢境：“我記得自己看到了一些字。夢里出現了一個類似于信紙的東西，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電影，電影里有一個人，但我記不清楚了。”這個比如標明，基于人工智能的發展，咱們或許能夠預見睡著后夢境的大致內容。
跟著數據剖析技能的進步，或許在不遠的將來，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。這樣的進步不只能夠滿意咱們想解讀夢境與思維的好奇心，并且有更重要的臨床意義：比如將閱歷過腦部傷口、無法對影響做出反響的患者腦中發作的工作可視化，或許有助于醫生判別患者是具有認識、仍是處于昏迷狀況，然后制定更好的治療方案。這些數據還有助于咱們理解大腦是怎么生成自己的實際國際的：與清醒狀況下的外部實際國際比較，腦海中的實際（如夢境）有什么不同？當腦海中的實際與咱們感知到的外部國際發作沖突時（如患有幻覺癥的精神病患者），又會發作什么？或許與夢有關的科學研討能夠提供一個新的起點，雖然目前的發現仍不足以答復此類問題。
撰文 弗蘭切斯卡·西克拉里（Francesca Siclari） 翻譯 馮盈哲
