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当我们做梦时，我们的大脑充满了嘈杂的脑电活动，它看起来和清醒的脑电活动几乎一模一样。
然而加州大学伯克利分校（UCB）的研究人员从这些杂音中找到了代表做梦或快速眼动（REM）睡眠的片段，这或许会让我们更容易监控患有睡眠障碍的人，以及昏迷不醒的患者或麻醉状态下的人。
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每年都有成千上万的人通过参与过夜的研究来诊断自己的睡眠问题，其中大多数人通过连接脑电图（EEG）来监视脑活动，伴随着自己逐渐从清醒到深度的慢波睡眠，再到快速眼动睡眠的过程。但是脑电图本身并不能说明病人是醒着还是在做梦，医生只能通过记录眼睛的运动（顾名思义）和肌肉的紧张度来辨别快速眼动睡眠，因为我们的身体会放松到一种基本麻痹的状态来防止我们在睡梦中动醒。
加州大学伯克利分校心理学和神经科学教授、论文的主要作者Robert Knight说：“我们现在真的拥有了一种准确判断你是否处于快速眼动睡眠的标准。这是一种判断无意识的通用标准。”这篇论文于7月28日发表在在线杂志eLife上。
论文的共同作者，加州大学伯克利分校心理学和神经科学教授、睡眠研究员Matthew Walker说：“这些新发现显示，在人脑的电信号里，有一些简单的标记非常独特。如果我们测量这种简单的电标记，我们就可以在第一时间准确地辨别某个人的意识正处在什么阶段——做梦、完全清醒、麻痹或是深度睡眠。”
这种通过脑电图辨别快速眼动睡眠的能力能让医生监视手术中处于麻痹状态的病人，以此来研究麻药引发的无意识与正常睡眠的区别——这个问题仍未得到解决。这也是论文的第一作者、麻醉医生Janna Lendner发起该研究的主要原因。
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Lendner作为伯克利的博士后，正在德国图宾根大学医学中心（University Medical Center in Tübingen）进行她的第四年麻醉学实习，她说：“我们经常和病人说‘现在你要睡觉了’，我很好奇这两种状态有多大程度是真正重叠的。麻醉会有一些副作用，如果我们对两者重叠的部分有一点了解——或许麻醉劫持了某些睡眠通路，我们也许可以改善麻醉。”
睡眠舒缓大脑
睡眠，就像Walker 在他2017年出版的《我们为什么要睡觉》中写道： “睡眠丰富了多种功能，包括我们学习、记忆、做逻辑决策和选择的能力。它慷慨地维护着我们的身心健康，睡眠重调了我们的情感脑回路，让我们以冷静沉着的头脑应对第二天的社交和心理挑战。”
睡眠中断则会影响一切，增加医学、心理和神经性疾病的风险。
大部分睡眠研究都聚焦于同步而有节律地流经大脑神经网络的波，从标志着深度睡眠，一般出现在深夜前几个小时的慢波，到代表着睡梦的频率更高的波。这些波突然出现在许多基本活动之上，也被称为1/f，通常被视为噪声而忽略。
但是Knight和他的实验室已经对这种“噪声”研究了十余年，并发现它包含着一些关于大脑状态的有效信息。比如在2015年，他和目前就职于加州大学圣迭戈分校的前博士生Bradley Voytek发现高频率的活动会随着年龄而增长。Lendner 现在发现，相对于低频率活动，高频率活动的骤降，是快速眼动睡眠的独特标记。
Lendner said说：“我们把这种没有节律的背景活动忽略了很长时间。有时候它被称为噪声，但其实不是；它携带着大量的信息，也包括潜在的唤醒水平。这种标准让只看脑电图来区分快速眼动睡眠和清醒成为了可能。”
由于慢波与脑中的抑制性活动相关，而清醒时的高频率活动和兴奋行为相关，因此，剧烈的骤降或许预示着脑中有很多活动，包括那些与肌肉运动相关的活动，它们会在快速眼动睡眠时被抑制。
这种新标准将不同频率的脑活动量化——有多少活动的频率在每秒1个周期到50个周期之间，并求出斜率，即数值下降的速度。与清醒或麻醉时相比，1/f的骤降在快速眼动睡眠时更剧烈。
Lendner在加州大学伯克利分校Walker睡眠实验室用脑电图头皮电极记录了20个人的夜间脑活动后，找到了这种典型的标准。其中有10个人曾在脑部植入电极，这是在癫痫手术前查找病因的必要检查手段。
Lendner目前正在回顾昏迷患者的脑记录，以了解他们的脑活动在一天中是如何变化的，以及1/f是否能被用于预示昏迷发生的可能性。
Knight说：“更重要的是，我认为这是评估昏迷状态的另一个指标。1/f非常灵敏。它可以解决的情景是，比如有人意识模糊不能动，以及病人是否比你想象的更危险。”
翻译：卢大山
审校：巢栩嘉
引进来源：加州大学伯克利分校
本文来自：中国数字科技馆
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