研究发现，睡眠并不像科学家想象的那样，切断你与外界的连接

原文题目：Humans can intermittently respond to verbal stimuli when sleeping；

原文链接：

https://www.nature.com/articles/d41586-023-03252-7

https://www.nature.com/articles/s41593-023-01450-0

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人的一生中，大约有三分之一的时间在睡眠中度过。科学家从前认为，睡眠就像在大脑和外界间的窗户上拉上一层帷幕：当帷幕落下时，大脑就不再对外界刺激做出反应。我们睡着时，对外界的讯息几乎一无所知，这是一种行为上与外界隔绝的状态，这也是睡眠的定义。

然而，这一定义人类睡眠-觉醒状态（清醒、快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠）的标准^[1]，仅依赖于粗略的生理特征，并不包括行为测量。

10月12日发表在Nature Neuroscience中的一项研究^[2]表明，在睡眠过程中，有时候帷幕会部分地打开。在研究人员的言语提示下，被试在睡眠的某些阶段会微笑或皱眉，所有被试都对至少70%的提示做出了准确回应。对睡眠期间大脑活动和面部肌肉张力的记录显示，人类在大多数睡眠阶段都能对外界刺激做出反应。这些窗口行为反应揭示了高认知状态的短暂出现，其电生理特征揭示了睡眠时的意识状态。

睡眠状态=意识暂停？

法国巴黎大脑研究所的认知科学家、本研究的共同作者德尔菲娜·奥迪特（Delphine Oudiette）说：“通常认为，你不应该能在睡眠中做一些事。”她补充说，从历史观点看，睡眠的定义是对周遭环境的意识暂停，“这意味着你不会对外部世界做出反应”。

几年前，奥迪特和她的团队进行了一项实验，在实验中，他们能够与那些在睡觉时意识到自己在做梦的人［也就是所谓的“清醒梦者”（lucid dreamer）］进行交流，之后，奥迪特开始质疑睡眠的定义。在被试做梦时，实验人员向被试提问，并通过其眼球和面部肌肉的运动来得到回应^[3]。

美国西北大学的认知科学家卡伦·康科利（Karen Konkoly）是那项研究的共同作者之一，她说，在那篇论文发表后，“在我们的心中还有一个悬而未决的大问题，那就是能否与非清醒梦者进行交流”。

“我们试图利用这一研究策略，研究睡眠中与外部世界沟通的能力是否为清醒梦者独有，还是可能存于任何睡眠者身上及任何睡眠阶段。”奥迪特说。

新的研究挑战定义

于是，奥迪特继续进行研究。在最新研究中，她和同事观察了27名发作性睡病*患者（其特征是白天嗜睡和频繁的清醒梦）和22名健康睡眠者，探索了外部刺激是如何在行为和神经生理层面整合的。

*发作性睡病（narcolepsy），也称嗜睡症，是一种以白天周期性睡眠为特征的睡眠障碍。当入睡时，发作性睡病患者几乎立即进入快速眼动（REM）睡眠。这会使他们体验到并有意识地觉知梦的生动景象（或有时是可怕幻觉）。发作性睡病是快速眼动睡眠障碍的一种。

在白天小睡时，被试必须在不同的睡眠-觉醒状态下随机完成听觉“词汇判断”任务，即从不成词的发音刺激中分辨出真正的词汇，与此同时，研究者使用多导睡眠监测仪（记录包括脑电图、眼球运动和肌张力在内的多项生理指标）对被试进行监测。通过小睡后的主观报告，研究者可以将每次小睡标记为清醒或不清醒（图1a）。

图1 熟睡中的人可以对语言刺激做出行为反应

研究者发现，大多数人在熟睡时偶尔能够对语言刺激做出反应。尽管清醒梦者在快速眼动睡眠中的反应频率更高，但在这两个群体的大多数睡眠阶段中，反应也是间歇性出现的（图1b）。无论在清醒梦者组还是健康被试组，也无论是在睡眠-觉醒的哪一阶段，在刺激前，大脑活动增加的特定状态就能够让我们预测，将要出现这些与外界联系并产生行为的短暂时间段。这种特定状态是一种特殊的电生理学特征，以前认为，它们与意识障碍*患者的较高认知状态相关^[4]。

*意识障碍（disorders of consciousness，DOC），包括觉醒障碍和意识内容障碍，是意识长期受损的状态。按照意识水平可分为昏迷（coma）、植物状态（vegetative state，VS）或最小意识状态(minimally conscious state，MCS）。

而且，在清醒梦者的快速眼动睡眠中，在有反应的试验中存在有意识访问的电生理特征（即自我报告信息的能力）^[5]，这表明清醒梦者对内部世界的意识延伸到了外部世界。

奥迪特说，这表明“你的某些生理状态更有利于打开‘帷幕’，去接触外部世界”。

发现“帷幕打开”代表了什么

这一研究对我们理解睡眠和意识有着本质的影响。首先，该研究冲击了行为暂停与睡眠阶段一致的普遍假设。这个研究可能会引发一场关于睡眠定义的重要讨论，并产生广泛的临床影响（包括对现行分类的修订）和社会影响。

Nature Neuroscience的高级编辑莱奥妮·韦尔伯格（Leonie Welberg）说：“过去，我们对于睡眠的定义是‘行为反应停止的状态’。如果这项研究中具有启发性的发现是正确的，并且可以被复现，那么睡眠定义可能就需要重新考虑。”

其次，该研究表明，睡眠期间的感觉处理可以在较高的认知水平上进行，甚至会在意识加工的短暂时期达到峰值。这一观察结果表明，无意识和有意识状态可能并不对应于稳定、连续的时间段，而是由比例各异的有意识和无意识时间段拼凑而成^[6]。

为了确定被试的睡眠-觉醒状态，研究者使用了当前的黄金标准睡眠评分指南，并进行了额外的分析，以确保在反应性试验中没有唤醒（短暂的觉醒）。但是，研究者表示，这不能排除行为反应发生在局部唤醒（跨脑区和/或跨时间）背景下的可能性。更精细的神经影像学技术（即脑磁图或颅内记录）将有助于我们更好地理解睡眠期间行为反应的大脑动力学基础。

未来的研究可以着眼于行为反应窗口与睡眠恢复功能之间的联系。研究者说，他们还可以开发出专门针对不同睡眠状态下这些反应窗口的程序，能够实时研究如学习、元认知*等认知能力，以及心理内容如何受正在进行的睡眠状态的影响。

*元认知（metacognition），是指个体对自己的认知过程和结果的意识（即认知的认知），以及调控这些过程的能力。由元认知知识、元认知体验和元认知控制三部分构成。

最后，该研究采取的方法为更精细地描述大脑活动模式的时空镶嵌，及其与有意识的主观体验之间的关系铺平了道路。

揭示人类睡眠的各种方式对于基础研究、改善睡眠障碍的诊断、开发个性化治疗方法以及为社会政策提供信息至关重要。奥迪特说：“通过类似的实验，研究人员或能更好地了解各种睡眠障碍，包括失眠和梦游。他们还可能开始确定睡眠时大脑活跃的部位，以及这些部位与意识的关系。” 

比利时布鲁塞尔伊拉斯姆斯医院（Erasmus Hospital）的神经学家和认知科学家梅兰妮·施特劳斯（Mélanie Strauss）说，这项研究会是睡眠研究领域大发展的一部分。研究人员正在从主要通过脑电图监测睡眠，转向将脑电图与各种任务和刺激相结合的“精细化”方法——梅兰妮说，这种策略有助于揭示特定的疾病或身体状况。

参考文献：

[1] Berry, R. B. et al. AASM scoring manual updates for 2017 (Version 2.4). J. Clin. Sleep Med. 13, 665–666 (2017). An article presenting the latest version of the international guidelines for sleep scoring.

[2] Türker, Başak et al. “Behavioral and brain responses to verbal stimuli reveal transient periods of cognitive integration of the external world during sleep.” Nature neuroscience, 10.1038/s41593-023-01449-7. 12 Oct. 2023, doi:10.1038/s41593-023-01449-7

[3] Konkoly, Karen R et al. “Real-time dialogue between experimenters and dreamers during REM sleep.” Current biology : CB vol. 31,7 (2021): 1417-1427.e6. doi:10.1016/j.cub.2021.01.026

[4] Sitt, J. D. et al. Large scale screening of neural signatures of consciousness in patients in a vegetative or minimally conscious state. Brain 137, 2258–2270 (2014). This paper identifies electroencephalography spectral, complexity, and functional connectivity measures as the most reliable electrophysiological signatures of conscious state in patients with disorders of consciousness.

[5] King, J.-R. & Dehaene, S. Characterizing the dynamics of mental representations: the temporal generalization method. Trends Cogn. Sci. 18, 203–210 (2014). This paper describes the temporal generalization method, which provides a way to identify late, sustained patterns of activity specific to conscious access to stimuli.

[6] Naccache, L. Why and how access consciousness can account for phenomenal consciousness. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 373, 20170357 (2018). This paper proposes that the conscious stream may correspond to a succession of discrete conscious moments separated by brief periods of unconscious states.

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