荒诞离奇的梦，是怎么从睡眠里涌现的？

作者丨C57（浙江大学神经生物学博士生）

编辑丨钱心怡

排版丨哈里

不知不觉，你走进了一片隐秘森林的深处。

也许你是被森林里壮阔神秘的景色深深吸引了，所以才没注意到四周的光线已经逐渐暗了下来。

身处这种夜间视野昏暗的情况下，你可就要当心了。在危机四伏的丛林中，如果没有很好的夜视能力，很容易碰到一些危险的夜间猎食者，成为它们的攻击目标。这时候一个明智的选择就是先找个安全的地方好好睡一觉，等到天亮再继续活动。

许多动物，包括我们人类，都是在夜间睡眠的。睡眠的存在，可以把动物的活动限制在特定的一段时间。这段时间里，动物可以很有效率地寻找食物，并避开其他动物的攻击；另一些动物则相反，蝙蝠、猫头鹰和鼯鼠是我们比较熟悉的夜行动物。虽然这两类动物行动和睡觉的时间截然不同，但这其中包含的原理是一样的：都是为了获取食物，远离危险的掠食者。

这样的解释在一定程度上是很合理的，但是对于已经没有了被天敌捕食的担忧，可以随时随地躺下呼呼大睡的人类来说，我们还需要睡眠吗？为什么我们还要把将近三分之一的生命用来睡觉？你是否想过，假如没有睡眠的话，我们会怎么样呢？

你还别说，还真有人做过类似的尝试。目前最长时间不睡觉的记录是由一个美国高中生保持的。在1965年，兰迪.加德纳只是为了好玩，不使用任何药物，连续11天保持觉醒状态。 在这期间，加德纳最初情绪变得不稳定、笨拙、易怒。随着时间推移，他开始出现妄想，完全无法集中精神，然后出现了幻视。

幸运的是，经过15个小时的睡眠后，他所有这些症状都得到了缓解。曾经有用大鼠进行的可怕实验显示，完全的睡眠剥夺将会在3-4周内导致死亡。目前的科学文献中没有完全的睡眠剥夺导致人类死亡的报道。但二战纳粹集中营的实验记录中的一些蛛丝马迹提示，3-4周的睡眠剥夺同样也会使人死亡。

可见，不管是大鼠还是人，睡眠都是生存所必须的。

关于人类睡眠的科学研究有个很奇怪的开端。19世纪，法国一些研究人员对睡眠产生了兴趣。这时候或许你也能想到的最简单的实验观察是：彻夜守候记录正常人睡眠时的身体活动。然而他们不是这样干的。他们让志愿者躺在一张床上，等睡着后在他们的鼻子下打开香水瓶或者是用一根羽毛去给志愿者挠痒，几分钟后唤醒志愿者，问他们做了什么梦。他们的目的是影响人的梦境。很可惜，花了大量的时间和精力之后，他们并没有得到多少有用的信息。

在20世纪50年代之前，科学家们普遍认为睡眠是一段恒定不变的时期，只有很少的身体和大脑的活动。直到1952年，研究者记录了睡眠中的人的脑电波，才发现睡眠是由不同的阶段组成的。一个晚上，你可以多次进入一个被称为“快速眼动睡眠”的状态，这个阶段你的脑电波看起来很像醒着的时候，但你的身体却是静止的，只有眼动肌会动。这个时候你会做一些生动而详细的梦。对于这个阶段，一个形象的说法是：一个瘫痪的躯体里有一个活跃的脑。相应的，你其余的睡眠时间你则处于一种叫做“非快速眼动睡眠“的状态。这个阶段一般不会产生复杂的梦，但你的身体是可以活动的——一般是为了调整你的体位。这个阶段可以被描述成：一个可以活动的躯体里有一个空闲的脑。

这时候科学家们才发现：其实并不需要脑电波记录，只要整夜观察睡着的人，就能得到睡眠的主要特征。这也许表明科学家有时候也会愚不可及。只要通过简单的观察就能发现，深度睡眠的人的眼睛会出现快速的侧向运动，这时候他正在做梦。再进行一点细致的观察你会发现在快速眼动睡眠期间的其他一系列变化，包括呼吸心率的增加以及一些性反应，比如男性的勃起和女性的乳头竖立。而在非快速眼动睡眠中，典型的成年人每晚会无意识的改变睡姿大约40次。这些动作在快速眼动睡眠，也就是你做梦的时候，是不会出现的。因为快速眼动睡眠中你甚至没有任何肌张力，身体完全瘫软。所以，除非保持水平的睡姿，不然你是不可能做梦的。这也就是你在飞机上、火车上慵懒地坐着睡着，却不会进入进入天马行空的梦境的原因。

科学家们发现，快速眼动睡眠直到恒温动物才出现，比如最原始的哺乳动物鸭嘴兽，但在更早期的爬行动物和两栖动物，甚至在苍蝇中，只有非快速眼动睡眠。这就为我们提出了新的问题：在早期的生物中，进化出的非快速眼动睡眠的意义是什么？而在鸟类和哺乳动物中出现的快速眼动睡眠，又有什么意义呢？

很可惜的是，对于这两个问题，科学界目前并没有一致的结论。但是科学家们也得到了大量有趣的研究结果。

显而易见的是，我们还可以通过一晚安稳舒适的睡眠得到身体机能的保存和恢复。然而，在很长一段时间内，研究者都不能确定哪些特殊的生理过程能通过睡眠恢复；也没有发现在睡眠中产生了什么重要物质，或者是什么毒素能在睡眠中被破坏。但是研究者知道，在清醒时产生的代谢废物，如果不被及时清理掉，就会堆积起来对大脑造成损伤，大脑中一定有勤勤恳恳的“清道夫”在默默无闻地工作着。直到最近几年，科学家采用双光子显微镜等新技术，才发现了这个“清道夫”的庐山真面目，原来神经胶质细胞还是我们大脑中的“清道夫”。在睡眠中，神经胶质细胞调控大脑中的组织间隙增加大概60%的空间，更大的组织间隙就像更大的排水管道，使得大脑中的代谢废物可以被高效地清理掉。他们发现在睡眠状态下清除废物的速度是清醒时的两倍。这些研究第一次证明了睡眠有修复作用。

你应该听过一句类似的话：解决一个问题最好的方法就是睡一觉。历史上有很多逸闻趣事似乎证明了这句话。比如著名化学家凯库勒梦到一条蛇咬住了自己的尾巴，形成旋转的环状，于是他想通了苯分子的环状结构。又比如门捷列夫做梦时梦到元素纷纷落到了一张表格的合适位置里，于是他制作出了著名的元素周期表。那事实是这样的吗？

据说凯库勒梦到一条咬住尾巴的蛇，从而想通了苯分子的环状结构

至少从研究者目前积累的大量资料来看，睡眠确实有助于学习和记忆的巩固。不管是人类还是大鼠，在白天进行过某些学习的任务之后，经历了正常睡眠的个体比那些没有在24小时内及时经历快速眼动睡眠的个体，第二天的测试成绩确实更高。这说明良好的睡眠确实在记忆的巩固和整合中具有某种作用。我们知道学习过程中大脑中可以形成很多新的突触，但是太多的突触会占用大脑大量的容量，我们并不能无限地往脑里塞东西。研究发现，在睡眠中，一部分连接强度弱的神经突触会被选择性地消除，同时一小部分比较重要的突触可以通过巧妙的办法加强和保存下来。这些发现似乎从很基础的层面解释了睡眠在学习和记忆巩固确实存在一定作用。当然了，睡眠不是万能的灵药，白天的努力工作和学习也是必需的，之所以有人能通过睡一觉或者做梦解决问题，他清醒状态下的勤奋学习和思考是必不可少的。

活动中的大脑

或许你也会困惑：快速眼动睡眠中，也就是做梦的时候，为什么在梦里你明明动了，在床上的你还安安静静的呢？也就是前面说的，做梦的时候，你活跃的大脑正装在一个安全的瘫痪的躯体里。这是因为，在快速眼动睡眠状态下，活跃的大脑运动中枢确实正在向你的肌肉发放信号，但是，这些信号都在你的脑干部位被抑制住了。脑干中一些抑制性神经核团像是灭火队一样实时阻断着运动信号向脊髓的传递。然而，一些从脑干中直接传递到头部控制眼睛和面部运动的信号却没有被阻止。所以当进入深度睡眠时，我们的眼睛会出现不停运动的现象。如果猫的脑干里这些抑制性的神经纤维受到损伤的话，一种能够理解的怪异现象就出现了。到了快速眼动睡眠时，这些猫虽然正闭着眼睛睡得正香，却会突然出现奔跑、猛扑的活动，甚至会开始撕咬他们想象里的猎物。你是不是已经联想到人类的梦游现象了呢？确实，人类群体中也存在类似的现象，这被称为“快速动眼睡眠障碍”。注意哦，这不是梦游，梦游是出现在苍蝇都有的非快速眼动睡眠期间的症状。

现在，你可以试着想象一下，你家里正处在快速眼动睡眠状态里的那只猫或是小狗，此刻正在做什么梦？除了猜测，你还有什么方法能知道吗？充满好奇心的研究员们做了这样一个有趣的实验：他们让大鼠沿着环形的轨道单方向反复跑动来获得食物奖励，然后用电极阵列记录下大鼠存储空间记忆的海马区里位置细胞的活动。位置细胞是只对特定的空间位置响应的细胞，比如一小群对应左上角，一小群对应中央位置。然后研究员就可以记录下大鼠在轨道里跑动的海马位置细胞的激活模式。有意思的是，当大鼠睡着了，进入非快速眼动睡眠之后，海马区相同的位置细胞激活模式竟然出现了。就像大鼠的大脑正在回放训练中的经历一样。当然，我们这时候不能下定论说，这些大鼠梦到了环形跑道。但是我们可以合理猜测，这种在睡眠中对白天任务的重现，也许可以达到增强学习的效果。通过这些研究，我们正一步步深入睡眠研究的内核地带。

核磁共振扫描的研究表明，在快速眼动睡眠期，也就是做一些怪诞不合理的梦的时候，大脑中负责情绪的区域强烈地激活，这些区域被认为参与恐惧、焦虑和疼痛的反应。相应的，负责理性逻辑的大脑前额叶区域这个时候却是失活的。这可能就是为什么你在梦里从来不会怀疑那些怪诞、不合理、非自然的景象的原因吧。

近些年，研究者们又找到了睡眠节律的调控中心。在下丘脑里有一个小小的时间主宰者，称为视交叉上核。视交叉上核是我们脑内的生物钟，这里的神经元甚至可以在离开身体后依旧保持大约24小时的活动节律。自然光照通过视网膜传递到视交叉上核可以维持和外界同步的昼夜节律，然后由视交叉上核的神经元继续将信号传递到睡眠相关的脑区，调节睡眠的产生。同样的原理，现在人们晚上在床上使用电子设备的时间越来越长，这让大脑认为自己还处在阳光下。大脑内部的时钟视交叉上核就会重启，导致在早上更难醒来。

如果现在夜已经深了，那么就赶紧关掉手机电脑，躺到床上去吧。清醒时你面对的是一个规则而又饱满的世界；而睡梦里，你将会体验一个这些规则都不适用的世界，展开一个又一个荒诞、不合逻辑的故事。或许，在这里，你可以想象某些超然于你清醒时对自然界感知的结构和情境。

不管怎么样，如果夜幕已经拉开，如果你的困意已经袭来，那就祝你晚安，好梦。

参考文献：

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Randy_Gardner_(record_holder)

2. Hill J. Sleep deprivation. Lancet. 2004;363(9413):996

3. Krause AJ, Simon EB, Mander BA, et al. The sleep-deprived human brain. Nature Review Neuroscience. 2017;18(7):404-418

4. Stickgold R, Hobson JA, Fosse R, Fosse M. Sleep, learning, and dreams: off-line memory reprocessing. Science. 2001;294(5544):1052-7

5. McCarley RW & Hobson JA. The neurobiological origins of psychoanalytic dream theory. The American Journal of Psychiatry. 1977

6. Stickgold R. Sleep-dependent memory consolidation. Nature. 2005;437(7063):1272-8

7. Stickgold R, Hobson JA, Fosse R, Fosse M. Sleep, learning, and dreams: off-line memory reprocessing. Science. 2001;294(5544):1052-7

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