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《盗梦空间》真实嘛?人为何能清醒地认识到自己在做梦?PNAS:神奇清醒梦(LD)背后的神经认知机制

生物谷 生物谷 2024-03-24
每个人都做过梦,那种真实到让你以为是现实的梦境,例如,按时起床准备出门,突然惊醒发现已经睡过头;明明已经毕业多年,依旧梦到自己在考场答不出题目,高度紧张、不知所措;在电梯上好好走着,却突然摔倒……清醒梦(LD)是一种特殊的梦的经验,在LD中,我们能意识到自己不是醒着的,而是在睡觉做梦。它通常包括生动的、知觉上强烈的梦境,以及特殊的动觉感觉,如飞行、漂浮或灵魂出窍的经历。

人类对LD的兴趣可以追溯到几千年前,可能起源于东方的冥想。目前研究指出,清醒梦在本质上是异质的,涉及到各种认知过程,使当事人拥有认知梦境的洞察力。LD一直是认知神经科学和睡眠研究的焦点,通常作为特殊案例来探索意识、认知和梦境的神经背景。关于LD的神经认知机制仍存在许多未知。例如,什么样的神经生理机制与梦中清醒的开始、维持或终止有关?是什么导致了一些人频繁地做清醒梦,而另一些人却没有?通过哪些认知过程可能诱导LD的发生?来自匈牙利布达佩斯罗兰大学、布鲁塞尔自由大学的Simor、Bogd  any等人在PNAS上发表了题为“Predictive coding, multisensory integration, and attentional control: A multicomponent framework for lucid dreaming”的论文,提出了一个多成分框架,来学习、理解神奇LD背后的神经认知机制。

 DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2123418119

预测误差导致梦境

首先,研究者在PC框架下(一种基于科学、哲学以及von Helmholtz提出的感知综合模型基础上的神经计算框架)进行了LD的现象学研究。在睡眠期间,特别是在阶段性REM(快速动眼期——最强烈的做梦形式发生时),人的感官刺激处理大大减弱,注意力转向内部产生的认知过程。通常表现为,一些较低层次的先天的感觉精确度减弱,但为适应做梦过程中快速变化的神经激活,人体会创建新的预测动态。由于大脑处于休息状态,缺乏外部约束(来自感觉中枢的反馈),其会从一个预测跳到另一个预测,导致产生奇怪的、碎片化的、不连续的梦,具有模糊的、好似现实的梦体验。

在 PC 框架内,对传入感觉信号的解释主要是由身体信号自上而下的预测驱动的,例如,床单上的皱纹可能会在梦中表现为昆虫在皮肤上爬行、身体无法移动就好似腿泡在水中,而此时,如果将注意力转向这一部分的身体信号,将更高的精确度标记到感知刺激上,那么真实的身体表征就会部分恢复,与低层次的感知处理保持一致。在这种情况下,产生预测误差的感知反馈可能会因主动推理而减弱,导致做梦者交感神经活动增加(如心率加快)、躯体四肢短暂运动、突然醒来等。

预测误差、多感觉整合和动态注意力引导清醒梦

与“不清晰梦”相比,在LD梦境中,身体信号是自下而上传递的,并且大脑会更倾向于重新解释身体给予的每个感觉信号。例如,做梦者可能会在梦中经历跑步。这种运动状态会导致身体本能地预测到肌肉工作。但自下而上的本体感受信号传达的是一个完全放松、无张力的身体的矛盾信息。对运动身体的预测和对静止身体的本体感受造成反馈之间的不匹配,从而产生了预测误差,这种误差通过整合两种身体表征的上位自我模型:“我的真实的身体是不动的,躺在床上,而我梦见自己在跑步。”

此外,研究者认为触发预测误差的并非仅限于处理层次中的较低层次(一些本能反应),人也可以察觉到更高层次的预测误差(例如,在梦的叙述中“我没有通过毕业考试”和特定事件的情景记忆“但我已经是教授了”之间的不匹配,也可能触发元认知LD洞察力——“这不可能,我一定是在做梦”)。

 图1. LD梦境的多成分框架

虽然预测误差可能会触发清醒时刻,但它们可能不足以维持长时间的 LD梦境。然而,熟练的清醒梦者,却能长时间保持清醒的做梦状态。研究人员认为,高层次的多感官整合是维持清醒状态的关键过程。从神经解剖学层面来剖析,颞顶交界处(TPJ)在多感官整合中发挥着关键作用,支持身体感和自我定位来维持自我中心参照系,其紧密参与了梦境意象的生成。

LD 的另一个特点是做梦时的控制感。就如《盗梦空间》中表现的那样,真实世界中熟练的清醒梦者可以监控梦的内容、灵活地改变注意力焦点、访问情节性记忆,甚至部分控制梦境叙事进程。在本论文研究者的框架中,这些能力来自于对低层次和高层次动态注意力的精确分配,从而实现自上而下和自下而上影响之间的平衡。这种认知操作可能与前极区活动的增加有关,更具体地说,与前极区和颞顶区之间的功能互动有关。例如,经常做梦的人前额极区的灰质体积更大,更易在元认知思维中激发颞顶区。

综上,研究者提出,LD需要一系列认知操作过程,包括:1)通过生成上位自我模型(清醒时刻)来解决预测误差;2)增强对自下而上信号的处理,并不断减弱预测误差;3)对模糊刺激进行多感官整合;以及4)对意识内容进行动态、精确的调控。

本研究提出了第一个LD 机理解释模型。研究者提出,关于梦境的探索,人类还有许多事情可做,通过这个多成分框架,可以初步让我们了解LD的神经认知机制,促进对神经科学和睡眠的研究,但仍需更大样本以及更强大的证据来充分解析。如果未来梦境可以自主控制,那将会是怎么样的一番场景?

参考文献:

Simor P, Bogdány T, Peigneux P. Predictive coding, multisensory integration, and attentional control: A multicomponent framework for lucid dreaming. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Nov;119(44):e2123418119. doi: 10.1073/pnas.2123418119. Epub 2022 Oct 24. PMID: 36279459; PMCID: PMC9636904.


撰文|lcc

编辑 |  lcc

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