撰稿 | AiBrain 内容团队
排版 | AiBrain 编辑团队
快速动眼期（rapid eye movement，REM）是动物睡眠的一个阶段，又称快速动眼睡眠。在此睡眠阶段中，眼球会快速移动，同时身体肌肉放松。很久以来，做梦时眼球快速运动的现象引发了很多科学家的好奇：梦境和眼球运动有何相关性呢？这个阶段，大脑的神经元的活动与清醒的时候相同，呈现快速、低电压去同步化的脑电波。有科学家认为眼球运动是随机的。也有科学家猜测，眼球运动有着密切的神经相关性，尤其是在神经递质水平，可能与梦境世界有所对应。
1953年，欧根·阿瑟林斯基与纳瑟尼尔·克莱特曼发现做梦与REM睡眠之间的联系，其后威廉·德门特和米歇尔·朱维特等人作进一步研究。
脑干中存在着控制REM睡眠的神经元通路“REM开启”和“REM关闭”。在生理上，人在睡觉的时候会经历一个特殊的阶段：大脑高度活跃，眼球在眼皮底下快速运动。这时候被唤醒的人，大多数会报告说，自己刚刚正在做梦，而且梦境往往相当生动。因此，科学家把这个睡眠阶段就叫作快速眼动（rapid eye movement，简称REM）睡眠期，认为生动的梦境在这个阶段出现。凭借着不断先进的技术，科学家们终于有了新的方法一举破解这个神秘问题。
北京时间2022年8月25日，加州大学Yuta Senzai和Massimo Scanziani在Science期刊在线发表题为“A cognitive process occurring during sleep is revealed by rapid eye movements”的研究论文，揭示了快速眼动睡眠期的眼球运动不是随机的，而是与梦境世界中发生的事情相对应——现实睡眠中眼球运动的方向和幅度可以透露你在梦境世界里的视线变化。
自从快速眼动（REM）睡眠被发现以来，表征这一睡眠阶段的眼动的性质一直难以确定。它们是否揭示了梦境中的视线转移，或者只是反映了随机的脑干活动？和人一样，小鼠还有狗、猫等其他很多脊椎动物也存在快速眼动睡眠，并且与做梦有关。可是，要让睡得迷迷糊糊的人准确描述自己刚刚做的梦都很困难，要知道小鼠做了什么梦更像是天方夜谭。
在这项新研究中，研究人员找到了一组神经元，能够通过它们的电活动直接监测小鼠快速眼动期大脑中发生的认知过程。这组神经元位于脑中一个叫做丘脑的区域，被称为“头部方向（HD）”细胞，作用好比一个内部指南针，其活动可以透露出小鼠的实际导航方向。清醒的小鼠在自由探索周围环境时，头部运动伴随着眼球在某个方向上交替扫视和注视，HD神经元的整体活动出现相应变化。
图1 视线方向可以预测头部旋转
研究人员进而在小鼠睡眠期间记录了这群神经元的活动变化，解读出小鼠在梦境世界中的虚拟视线和头部动作；
与此同时，他们用头戴式摄像机监测小鼠两只眼睛的眼球运动，进行实时比对。
结果发现，REM睡眠期的眼球运动方向与小鼠内部指南针的指向精确对齐，协调程度和小鼠在清醒情况下四处转悠时是一样的。
图2 快速眼动睡眠期间解码头部旋转的机制
该研究证实大脑的很多区域在清醒和做梦时都会协调工作，也证明了做梦是一种信息整合方式，大脑通过这种认知过程整理清醒时获取的经验并自我更新。研究团队计划继续破解大脑如何通过协同不同区域生成新的场景。眼球的快速运动揭示了REM睡眠期间在梦境世界中的视线变化，这一发现提供了一扇窗，让我们窥见大脑在睡眠期间的认知过程。
总的来说，多数在醒来后能够回忆得栩栩如生的梦都是在REM睡眠发生的。睡眠有增进记忆的作用。REM睡眠可能会作用于某些类型的记忆保存，例如程序记忆、空间记忆以及情绪记忆。
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