梦从那里来？为什么我们的大脑可以每夜绝不吃力地生成故事和图片？应用现有的技能，我们可以实真实在地记载下这些转眼即逝的梦乡吗？
在长达五年的尝试中，科学家探求了就寝时期的大脑勾当，从而断定了担任发生梦乡的大脑地区。
1疾速眼动与其余就寝
当美国芝加哥大学的欧赫内·阿瑟林斯基（EugeneAserinsky）与纳塔涅尔·克莱特曼（NathanielKleitman）于20世纪50年月发明疾速眼动（REM）就寝以后，这些问题的谜底仿佛变得触手可及。那时，两位科学家经过在头皮、眼球左近和肌肉上搁置电极（即经过脑电图、眼电图和肌电图）来记载大脑勾当，初次察看到了一种非凡的就寝阶段。在这一阶段，大脑神经元非常活泼，与清醒形态极其类似，因而这类就寝也被称为“异相就寝”。
别的，他们察看到，在大脑高度活泼的同时，眼球也会呈现继续的疾速挪动。依据这类特点，他们决议用“疾速眼动”（rapideyemovement）的英文首字母缩写REM来指代这一就寝阶段。
这些发明激起了两位科学家的猎奇心，他们唤醒了尝试中处于REM就寝阶段的意愿者，并讯问他们在醒来以前能否做了梦。成效标明，有74%的意愿者记得本人做了梦。而在“其余就寝阶段”（也被称为非疾速眼动就寝或者NREM就寝），这一比例则降至17%。因而我们也不难了解，为什么研讨人员在最初宣布这些成效的时分，宣称他们找到了“可以断定梦能否会呈现和呈现频次的办法”。
这一非同平常的发明使得很多科学家开端反复这项尝试。他们意想到，与其讯问意愿者们能否做了梦，不如问问他们“清醒以前脑海中呈现了甚么”。如许一来，即便处于其余就寝阶段，在70%的状况下他们也能获得有关梦乡的回答。但现在我们已经晓得，发作在NREM就寝与REM就寝中的梦乡经常难以辨别。
这一发明给睡梦研讨范畴带来了更多的谜团。与REM就寝相反，NREM就寝中大脑的活泼度很低，在脑电图中表现的首要是平缓的海浪线，即低频的慢波。那末，大脑为什么在活泼度如斯差别的两个就寝阶段都能发生梦乡呢？
相干的诠释层出不穷——有些研讨者总结，大脑活泼度与做梦并没有联系关系；有些人坚称梦其实不发作在就寝中，而是刚清醒时思路凌乱招致的虚伪影象；另有一些人则疑心NREM就寝中发生的梦乡由REM就寝的入侵形成。
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2睡了仍是醒着
高密度脑电图（high-densityEEG）技能相较于传统的脑电图有了分明的改进，科学家能在一顶脑电帽上装置多达256个电极。除了了可以到达超卓的工夫辨别率（毫秒级），该技能还能经过“信源模子”（sourcemodeling），即应用数学算法盘算生产生大脑勾当的泉源，完成大脑差别地区的电勾当的高精度可视化。因而，在任何给按时刻，研讨人员都可以经过高密度脑电图理解到，大脑皮层的哪些地区正处于勾当形态。别的，脑电帽具备较高的温馨度，戴着它也能够在床上不受搅扰地入眠。
近些年来各类研讨标明，统一时辰大脑各地区的就寝形态其实不同等，这惹起了科学家极大的爱好。虽然我们早就晓得海豚大脑的两个半球是交替入眠的，可是人类的“部分就寝”景象却是近来才发明的。应用诸如高密度脑电图和颅内记载等技能来近间隔察看神经元以后，科学家发明，凡是用于表征就寝的慢波其实不会在大脑的一切地区同时发生，而是范围于部份地区，而其他地区则察看不到。换句话说，在某些时辰，大脑的部份地区能够被认作是“清醒的”，而与此同时，其余地区却在“睡觉”。梦游便是一个“半睡半醒”形态的极度例子，它发作在深睡阶段，梦游者尽管可以勾当，但大脑其实不完整清醒。
人类本身的心理前提也能让就寝和清醒两种形态混淆在一同。比方，当一晚上的就寝行将竣事时，大脑的某些地区已经醒了，而其余地区仍表示为就寝形态才有的慢波。这类差别性能否多几许少反应了梦的存在及其特质？
3长达五年的尝试
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就寝与认识研讨中间，中间主任朱利奥·托农（GiulioTonon）和我们一同展开了一项雄伟的研讨。我们招募了一批安康的意愿者，他们情愿分享本人的梦乡，并赞同睡在尝试室里。研讨的第一阶段，我们让意愿者回家睡觉，并请求他们记载下每次睡醒前脑海里的末了片断。一开端，他们发明很难回想起末了一场梦乡；但两周以后，因为不竭反复深夜的义务，这些意愿者已经充足专业。于是，他们顺遂进入了第二阶段的义务——在尝试室里留宿。
尝试是如许举行的：到了晚上，意愿者戴上高密度脑电图的专用脑电帽，然落后入一间没有窗户的隔音房间睡觉。如许一来，意愿者的就寝不会被打搅，并且能包管尝试一直在不异的前提下举行。研讨人员在另外一个房间里，察看盘算机屏幕上意愿者大脑勾当的波形变更。每隔15至30分钟，一位研讨人员就会应用盘算机发作声音以叫醒意愿者，并经过对于讲机讯问他们近来一次做梦的内容。
在长达五年的尝试中，我们反复了近一千次叫醒进程，并记载下了数百条与梦有关的信息。意愿者描绘的梦乡五花八门，使人惊讶——与伴侣的对于话、一个抽象的设法、佛祖腹部的明晰图象、某人面貌的含混影象、片子般庞杂的长篇故事的末了一幕……但偶然，意愿者呈报他们没有做任何梦，就仿佛从完整偶然识的形态中醒来。而且，这类状况不仅仅发作在深睡阶段，也会发作在REM就寝阶段。
这些察看为我们研讨与认识相干的大脑勾当供给了奇特的时机。梦能够被视作认识的一种非凡表示方式，会在我们与外界失去联络时呈现。做梦时，大脑能够在不受环境刺激的状况下发明一系列画面。虽然梦乡是虚拟的，但梦中的履历与我们白日清醒时的履历有诸多类似的地方——梦中我们也会瞥见图象、听见声响，也会考虑和感触心情。在就寝过程当中，偶然大脑会堕入偶然识形态，因而我们能够参照认识勾当进一步理解大脑是若何在就寝中运作的。换句话说，我们可以研讨与认识相干的大脑神经元。
4关头的大脑地区
比照做梦时的大脑勾当和从偶然识形态醒来前的大脑勾当，我们能够发明做梦的时分，大脑低频勾当少，高频勾当多。这类差异并非遍及存在，而仅仅呈现在被称为“后皮质热区”（posteriorcorticalhotzone）的大脑后侧地区。它包括视觉区及其余地区（如楔前叶和后扣带回），可以将差别方式的感官体验整合到一同。尝试成效表现，要在就寝时发生认识，其实不需求激活全部大脑皮层。发生梦满意识的后皮质热区其实是一个相对于狭隘的地区。
另外一大惊人的地方在于，不管是在NREM就寝中，仍是在REM就寝时期，做梦都与后皮质热区的激活有关。这一景象初次向我们诠释了，为何在大脑勾当特色非常差别的两个阶段我们都有大概做梦。换而言之，梦的构成不需求全脑的介入，而仅需求激活后皮质热区这一特定地区便可。当意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勾当也比高频勾当少。这仿佛标明，后皮质热区中慢波的变更决议了梦能否存在，但没法决议我们可否记着梦的内容。我们察看到，与被忘记的梦差别，当大脑多个地区被激活时，梦才会被记着。
除了此以外，我们还察看到，在REM就寝阶段，某些梦的内容与大脑特定地区的激活严密相干。与之类似的是，假如大脑在清醒阶段感知不异的内容，这些地区也会被激活。举个例子，当意愿者梦到人脸的时分，梭状回面貌区会被激活，而在清醒形态下感知人脸时也是如斯。虽然这统统看起来仿佛理所固然，但却是科学界迈出的主要一步：它标明梦乡反应了就寝中发生的各种履历，因而梦其实不像很多学者所以为的那样，只是清醒时发生的虚伪影象。
在近来的一次尝试中，我们想弄理解能否有大概及时猜测意愿者的梦乡。在监测意愿者后皮质热区的勾当时，只需NREM就寝阶段中上下频勾当的比例超越必定数值，我们就会把他们唤醒。假如高频勾当远超低频勾当，我们就会猜想意愿者正在做梦。经过这类办法，我们在猜测意愿者能否做梦时，可以到达87%的精确率。
5梦乡重现
我们的研讨功效解开了睡梦研讨范畴内的很多谜团，但却也激发了其余问题：能否有一天，后皮质热区能协助我们猜测，一小我在就寝形态或者其余非清醒形态下（比方昏倒或者满身麻醉时）能否具备认识？后皮质热区是若何被激活的？呈现在梦乡中的图象是若何被决议的，其功用又是甚么？我们有大概猜测梦的大部份内容，乃至是全部梦乡吗？
曾经有科学尝试实验答复这些问题。日本奈良先端科学技能大学的神谷之康（YukiyasuKamitani）等人于2013年在《科学》（Science）上宣布的一项研讨标明，大概我们很快就可以及时检查梦的内容。经过激活视觉地区（也包含后皮质热区）和使用机械进修技能，神谷的研讨团队在意愿者入眠后应用核磁共振成像（MRI）乐成破译了他们的梦乡，并以视频的方式举行了重修。
此中一段视频展示了一系列与函件、数字和书法有关的图象，然后意愿者诠释了本人的梦乡：“我记得本人看到了一些字。梦里呈现了一个相似于信纸的东西，能够在上面写字。我看了信纸上的字，是诟谇的，而且除了了这张信纸四周甚么都没有。在那以前我还旁观了一场片子，片子里有一小我，但我记不明白了。”这个例子标明，基于人工智能的开展，我们大概能够预感睡着后梦乡的大抵内容。
跟着数据剖析技能的提高，大概在不远的未来，我们能更易地获得差别的就寝阶段乃至清醒形态下的相似视频材料。如许的提高不只能够满意我们想解读梦乡与思惟的猎奇心，并且有更主要的临床意义：比方将履历过脑部创伤、没法对于刺激做出反响的病人脑中发作的工作可视化，大概有助于大夫判别病人是具备认识、仍是处于昏倒形态，从而拟定更好的医治计划。这些数据另有助于我们了解大脑是若何生成本人的实际天下的：与清醒形态下的外部实际天下比拟，脑海中的实际（如梦乡）有甚么差别？当脑海中的实际与我们感知到的外部天下发作抵触时（如得了幻觉症的神经病患者），又会发作甚么？大概与梦有关的科学研讨可以供给一个新的起点，虽然今朝的发明仍缺乏以答复此类问题。
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