为什么你死活记不住昨晚的美梦？研发人员在小白鼠身上找到了答案

经常关注睡眠健康的读者会知道，睡眠大概分为NREM（Non-rapid Eye Movement）非快速眼动和REM（Rapid Eye Movement）快速眼动睡眠两个阶段（如图1示意）。REM睡眠是一个以快速眼球运动为特征的睡眠阶段，这个睡眠阶段存在于许多脊椎动物中[1]，并且大量研究表明REM睡眠阶段与做梦有关[2-3]。

在日常生活中我们有时记得很清楚昨晚的梦，有时就算梦游也完全不记得做过梦或者记得做梦但不记得内容，这可能跟你从哪个睡眠阶段醒来有关。有大量研究证明[4-5]，当你在 REM 睡眠期间醒来时，与在其他睡眠阶段醒来时相比，你更有可能记得并能描绘出生动的梦境。这一研究观察导致了这样的学界共识，即快速眼动睡眠期间眼球的快速运动可能与正在进行的梦的内容有关。如果是这样，快速的眼球运动可能代表了睡眠的大脑中正在解读一些认知活动。

为了探索快速眼动是揭示了梦境虚拟环境中的凝视的视角变化，还是仅仅反映了随机的脑部神经活动，来自加州大学Yuta Senzai[6]等人利用了小鼠丘脑的头部方向 (HD) 系统，HD细胞是存在于丘脑前背核 (ADN) 等结构中示意头部方向运动的神经元群，其在清醒的小鼠探索或浏览环境时的头部方向变化时活跃。在 REM 睡眠期间，HD 细胞的群体活动类似于实际导航期间发生的活动，因此可能代表睡眠动物的内部“虚拟航向”。

老鼠的头部方向 (HD) 系统（如图2）可以作为客观评价REM睡眠阶段的工具。研究人员用细胞外线性探针记录了小鼠 ADN 中的 HD 细胞，同时用头戴式摄像机监测记录双眼的运动（图 2A）。老鼠可以自由探索开阔的场地，它们的航向由一个俯视摄像头监控（图 2B)并记录。实验过程允许小鼠入睡，并使用标准电生理参数将它们的睡眠阶段确定为快速眼动睡眠或非快速眼动睡眠（动物将 40% 到 52% 的时间用于睡眠，10% 的睡眠时间确定为快速眼动睡眠）。

为了确定在 REM 睡眠期间，快速眼球运动是否与航向的内部表征相协调，研究人员进行了三个步骤：首先，研究人员在清醒的小鼠中建立了类似扫视的眼球运动与航向的内部表征之间的关系从 HD 细胞的活动解码的动物.；其次，研究人员确定了小鼠在快速眼动睡眠期间眼球快速运动的特性；最后，研究人员研究了快速眼动睡眠中快速眼动与航向内部表征之间关系的性质。

通过利用啮齿动物的 HD 系统以及清醒动物的头部定向和眼球运动之间的相关性，研究人员已经在快速眼动睡眠期间建立了梦中虚拟航向变化与快速眼球运动之间的明确关系。因此，研究人员的结果表明，快速眼球运动提供了在快速眼动睡眠期间发生的内部认知过程的外部解读，即梦中虚拟航向的变化。研究人员的结果进一步表明，在快速眼动睡眠期间，睡眠大脑中不同系统之间存在全局协调活动，这种协调可能是现实和生动的梦境体验的基础。了解这种协调的神经生理学机制将使研究人员深入了解大脑生成世界模型的组织。

所以当我们看到小伙伴正在快速动眼睡眠阶段，你可以试着把他叫醒，他就会清楚地告诉你他的梦境并且打你。

Ref：

[1]. Blumberg MS, Lesku JA, Libourel P-A, Schmidt MH, Rattenborg NC, Curr. Biol 30, R38–R49 (2020).

[2]. Hobson JA, Nat. Rev. Neurosci 10, 803–813 (2009).

[3]. Nir Y, Tononi G, Trends Cogn. Sci 14, 88–100 (2010).

[4]. Herman JH et al., Sleep 7, 52–63 (1984).

[5]. Roffwarg HP, Dement WC, Muzio JN, Fisher C, Arch. Gen. Psychiatry 7, 235–258 (1962).

[6].Senzai Y, Scanziani M. A cognitive process occurring during sleep is revealed by rapid eye movements. Science. 2022 Aug 26;377(6609):999-1004. doi: 10.1126/science.abp8852. Epub 2022 Aug 25. PMID: 36007021; PMCID: PMC9933572.

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