近日，一項發表在【自然】上的研究引起了廣泛關註，許多網友紛紛討論，稱「人類透過夢境可以預測未來」。這讓很多朋友認為這為夢境的神秘性和所謂的「預言夢」提供了科學依據。
那麽這種說法正確嗎？
這項研究雖然發現，大腦中的某些神經元在我們做夢時會重現過去的經歷，並且還會模擬我們尚未經歷但可能會在未來經歷的情景。 但這項實驗只在小鼠身上進行，發現的僅僅是小鼠的大腦會基於已有的經驗和知識來模擬可能遇到的環境，而非真正的預言。將這種模擬誤認為預言是不科學的，也是對研究結果的過度解讀。 而這項研究的其他結論，也值得經常熬夜的我們深思，下來就詳細說說。
睡眠如何模擬未經歷的情景？
在日常生活中，我們經常能夠明顯感受到睡眠品質對學習和記憶產生的巨大影響。科學家們早已意識到這一點，並透過大量研究證實了這一現象。他們發現，睡眠對大腦中負責記憶和學習的關鍵結構——海馬體，尤為重要，因為睡眠會影響海馬體神經元之間的訊號傳遞、活動水平胡連線方式。
海馬體是負責記憶和空間導航的關鍵結構，位於大腦顳葉的深處，因形狀像一只海馬而得名。大腦的左右半球各有一個海馬體。
大腦中的海馬體。圖片來源：文獻[3]
為了更好地理解大腦在睡眠時如何調節和處理資訊，科學家們開展了這項研究。他們首先讓小鼠探索迷宮尋找獎勵，然後分別記錄小鼠在迷宮活動時和休息睡眠時的大腦活動。透過使用一種新的機器學習演算法，研究團隊追蹤和分析了小鼠海馬體神經元的活動， 發現小鼠在睡眠時，大腦中的神經元會重現它們在迷宮探索時的活動模式。 這意味著，大腦會在小鼠的夢境中重新「播放」小鼠在迷宮中的經歷，來幫助這些短期記憶進一步演化為長期記憶。除此之外，小鼠大腦中的另一部份神經元在睡眠時還會 基於這項記憶模擬小鼠未來再次遇到迷宮時的新情景，為未來的探索和活動做好準備。 因此，當再次被放回迷宮環境中時，小鼠表現得就像已經在夢中經歷過一樣。所以與其說做夢是「預測」，不如說是「預演」。
睡眠充足的小鼠（左）與缺乏睡眠的小鼠（右）大腦中的活動。圖片來源：文獻[4]
相較於睡眠充足的小鼠（左），缺乏睡眠的小鼠（右）大腦中的活動雖然更頻繁，但它們的強度卻顯著降低。
在這項研究的基礎上，科學家們進一步實驗發現，如果小鼠睡眠不足，重播和預演的記憶過程會大大減弱。在缺乏睡眠時，小鼠大腦中的活動雖然更頻繁，但它們的強度卻顯著降低，導致神經元活動和記憶回放顯著減少，小鼠在睡眠期間無法有效地重現迷宮探索時的經歷。即使在之後恢復正常睡眠，這些活動也不能完全恢復到正常水平。這也提醒我們， 確保充足的睡眠對於維持大腦正常功能、促進記憶鞏固至關重要。
睡眠和記憶之間的關聯
在小鼠實驗中，睡眠不足顯著減少了海馬體中的記憶重現和神經元再啟用。在對人類的研究中，睡眠不足同樣導致記憶表現和認知功能的下降。透過腦電圖（EEG）和功能性磁共振成像（fMRI）等技術，研究者同樣觀察到睡眠不足會導致大腦中記憶相關區域的活動減少，無論是短期記憶還是長期記憶，都受到負面影響。 許多學生常常犧牲睡眠時間來學習，從上述研究我們就能夠推測這種做法並不科學。
早在 1924 年，詹金斯和達倫巴哈就透過實驗研究證明了睡眠對記憶的有益影響。從那時起，睡眠在記憶形成中的重要作用在許多研究中逐漸得到證實。現在科學家們普遍承認，睡眠為大腦提供了一個視窗，使其在沒有外界大量資訊輸入的時候，可以整理和鞏固新編碼的記憶。
當我們清醒時，伴隨著源源不斷流入的新的感官經歷，記憶在不斷形成。在睡眠期間，無數參與記憶處理的神經網路被內發性地啟用，大腦會重現神經元在清醒時的活動模式。海馬體的神經元也會重新啟用，並與大腦皮層的神經元同步，這種再啟用有助於將新編碼的記憶從海馬體傳輸到新皮層，從而形成長期記憶。
記憶再啟用形成了長期記憶。圖片來源：文獻[2]
一旦睡眠不足，海馬體中的神經元就難以再啟用，導致大腦無法有效重現清醒時的活動模式，這對大腦和記憶的影響是顯著且廣泛的：減少了神經元再啟用和記憶重現的頻率，破壞了突觸重塑過程，影響了睡眠的品質和深度，導致記憶表現和認知功能的全面下降。並且這種負面影響，無法透過短時間的恢復睡眠完全彌補。因此，確保充足的睡眠對於學生和所有需要高效學習和記憶的人來說至關重要。
小結 睡眠在記憶的轉變和鞏固過程中扮演著關鍵角色，但過程中的許多方面仍然未知。透過進一步的研究，我們有望揭示這些復雜過程的奧秘，進而提升對大腦功能的理解，改善學習和記憶能力，並提供新的治療策略來應對睡眠和記憶相關的疾病。 但這次的實驗，和所謂的「預測未來」，確實一點關系都沒有。
