神经科学中的一个未解之谜是为什么大脑会做梦。这些千奇百怪的梦是关于什么的?梦有意义吗,或者它们只是一些随机的神经活动,试图构成一个连贯的故事?为何梦境有如此丰富的视觉效果,每天晚上都会把枕叶皮质“点燃”?
在无休止的大脑资源争夺战中,视觉系统面临着一个独特的问题:由于地球的自转,每24小时中,视觉平均有12小时处于黑暗之中。当然,这是指我们物种进化史中99.99%的时间,而不是当前灯火通明的光电时代。既然我们已经知道感官剥夺会使邻近脑区前来占领,那么视觉系统又是如何守卫自己领地的呢?答案是彻夜保持枕叶皮质的兴奋状态。
我们认为,做梦是为了防止视觉皮质被周围区域占领(见图3-5)。毕竟,地球自转不会对触觉、听觉、味觉或嗅觉造成任何影响,只有视觉在黑暗中处于不利地位,很容易被其他感官占领。考虑到领地的变化速度惊人,这种威胁是相当可怕的。因此,做梦是视觉皮质防止领地被占领的手段。
图3-5 做梦时尖峰信号的活动路线
做梦期间,尖峰信号从脑干发出,至枕叶皮质结束。我们认为这种活动是由地球自转进入黑夜引起的,也是必要的,因为视觉系统需要特殊策略保持领地不被占领。
尽管睡着的人看起来非常放松,处于静止状态,但其脑内的电活动非常活跃。在晚上的大部分时间里,人们不做梦;但是在快速眼动睡眠(REM)期间,人们会心率和呼吸加速、肌肉松弛、脑波短促等,做梦也在此时发生。 41 快速眼动睡眠由脑干中被称为脑桥的一组特殊神经元触发,这些神经元活动的增加会导致两个结果。
第一,主要肌肉群瘫痪。复杂的神经回路使身体在做梦时保持静止,这种精妙性支持了人类在睡眠时做梦的生物学特性。若非拥有重要功能,神经回路不可能进化到这一步。肌肉瘫痪使大脑可以在不移动身体的情况下模拟真实世界的体验。
第二,也是非常重要的,尖峰信号从脑干传到枕叶皮质。 42 当尖峰信号到达那里时,大脑会将这些电活动转化为视觉体验,仿佛“看见”了。这就是为什么梦是形象的,而不是概念或者抽象的。
二者的结合使梦境恰到好处地发生:传到枕叶皮质的尖峰信号使视觉系统兴奋,肌肉瘫痪却使做梦者无法依照梦中的经历做出相应动作。
我们推断,控制视觉梦境的神经回路不是偶然形成的。为了不被占领,视觉系统在地球自转带来的黑暗之中被迫为了领地而战,产生爆发性电活动。 43 梦境是枕叶面对感官系统的持续竞争而进化出的一种自我防御机制。毕竟,视觉承载着重要的信息使命,但我们的生活有一半的时间被黑夜偷走了。
做梦可能是神经可塑性与地球自转共同作用的奇妙产物。
值得注意的一个关键点是,这些夜间的连续神经活动在解剖学上十分精确。它们从脑干起始,只指向一个地方——枕叶皮质。如果神经回路的分支广泛而杂乱,我们预计它将与大脑的许多其他区域相连。但是,通过解剖发现,它只是精确地与一个区域相连,即一个叫作外侧膝状体的微小结构。从神经解剖学家的角度来看,这个回路的高度特异性表明了它的重要作用。
从这个角度来看,天生失明的人和其他人一样保留着相同的脑干-枕叶回路,就不足为奇了。那么,盲人的梦是怎样的呢?难道因为他们一直处于黑暗中,就不会做梦了吗?答案很有启发性。先天失明或在很小的时候就失明的人在梦境中没有视觉影像,但有其他感官体验,例如,他们会梦到自己身处重新布置过的客厅或者是听到奇怪的动物叫声。 44 这与我们刚才的认知完全吻合:盲人的枕叶皮质会被其他感官占领。
因此,在先天失明的人身上,夜间的枕叶活动仍然会发生,却是非视觉的情景体验。换句话说,在正常情况下,基因希望在夜间通过向枕叶发送尖峰信号来有效对抗身处黑暗的劣势。在盲人的大脑中亦是如此,即便其最初的目的已经丧失。还需要注意的是,7岁以后失明的人在梦里的视觉内容要比7岁前就失明的人更多。这是因为后天失明者的枕叶没有完全被其他感官占领,因此梦里的活动更多是视觉体验。 45
有趣的是,另外两个脑区——海马和前额叶,在做梦时比在清醒状态下活跃度更低,这大概可以解释为何我们很难记住自己的梦。为什么大脑会关闭这些区域呢?一种可能性是,如果做梦的核心目的是保持视觉皮质能积极与邻近区域做斗争,那就没有必要记录梦境。
我们可以从跨物种的角度学到很多东西。有的哺乳动物出生时是不成熟的,它们不能走路、无法获取食物、不能调节自己的体温,也不能自保,例如人类、雪貂和鸭嘴兽。其他哺乳动物一生下来就已成熟,比如豚鼠、绵羊和长颈鹿。它们生下来就长了牙齿、皮毛,可以立刻睁开眼睛,拥有控制自身体温、出生1小时就能走路和吃固体食物的能力。这是一个重要线索,即刚出生时不成熟的动物在每个睡眠周期内会经历更多的快速眼动睡眠——多达8次,并且这种区别在它们出生后的一个月内尤其明显。 46 按照我们的理解,当一个高度可塑的大脑诞生时,它需要不断地斗争来保持平衡。而当大脑诞生就已经基本固化时,它就不太需要参与夜间的战斗。
此外,快速眼动睡眠会随着年龄的增长而减少。所有哺乳动物都会在睡眠时经历快速眼动睡眠,但随着年龄的增长,这个部分会逐渐减少。 47 人类婴儿的快速眼动睡眠约占睡眠时间的50%,但成年人的这个比例降到了10%~20%,老年人的比例更低。这种跨物种趋势证明婴儿的大脑可塑性更强,因此,婴儿时期大脑内的领地之争就更激烈。随着动物年龄的增长,皮质占领的可能性越来越小。大脑可塑性的减弱与快速眼动睡眠时间的减少是同步的。
这个假说引导了对遥远未来的预测。当我们在其他行星上发现生命时,尤其是那些绕红矮星轨道运行、被锁定在特定位置的行星,总是以同一面面对着它们的恒星,因此一边是永昼,另一边则是永夜。 48 如果那些行星上的生命形态有着与人类相似的大脑,我们就能推测那些生命可能与人类一样拥有视力,但不会做梦。同样的预测也适用于高速旋转的行星,如果其黑夜的时间比皮质占领的时间还要短,那么做梦也就没有必要了。数千年过去,我们最终将发现像人类这样能够做梦的生命体可能是宇宙中的极少数。