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快速眼动睡眠中大脑从外界声音转向心跳信号

一项发表于《当代生物学》的新研究发现,进入快速眼动睡眠后,大脑对外界声音的反应逐渐减弱,但对心跳等内部信号的加工反而增强。研究者用脑电记录提出“音频-心脏指数”,可反映大脑在外部与内部信息之间的注意力切换。该指标未来有望用于评估昏迷或最小意识状态等难以通过行为判断的意识异常。

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原始发布时间
2026年9月5日
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Brain Turns Hearing Inward During REM Sleep

你身边有没有这样的人:哪怕窗外响雷、闹钟狂响,他也能睡得纹丝不动?一项发表在《当代生物学》(Current Biology)的研究为这种现象提供了新的解释:进入快速眼动睡眠(REM)后,大脑并没有完全屏蔽外界,而是逐渐把注意力从环境声音转向了身体内部的信号,尤其是心跳声。

REM睡眠是睡眠周期中最活跃的阶段之一,人的眼球会快速转动,大脑活动也格外频繁。但奇怪的是,这个阶段里,人对环境声音的反应往往比自己想象中还要迟钝。研究团队来自瑞士洛桑大学与日内瓦大学,他们的论文介绍了一个细致的变化过程:随着REM睡眠的推进,大脑对听觉刺激的处理逐渐减弱,而对心跳等内感受信号的处理反而增强。

REM睡眠中的“双重状态”

REM睡眠并不是一个恒定的状态。它内部还会周期性地切换两种模式:一种叫紧张性REM,这个阶段相对安静,眼球转动较少;另一种叫位相性REM,也就是出现明显快速眼球运动的那一段,常伴有肌肉抽动和心律、呼吸的不规律。两者对外界的敏感度不一样——从清醒到紧张性REM,到位相性REM,大脑对外部声音的响应是逐级递减的,位相性REM时最低。

这个渐进式的变化,为科学家提供了一个天然的“实验阶梯”:可以比较大脑在不同敏感程度下,如何处理外界声刺激与内部的心跳信号。

用脑电捕捉大脑的“弦外之音”

为了客观看到大脑的反应,研究人员在25名健康志愿者的两个夜晚中,用高密度脑电图(EEG)记录了他们入睡时的神经电活动。他们设计了两种刺激:一种是给受试者播放的外部声音,另一种则是自然发生的心跳。大脑对这些刺激都会产生特定的电位反应,分别称为“听觉诱发电位”和“心跳诱发电位”。通俗地说,前者相当于大脑被外界声音“敲了一下”后产生的电信号,后者则是心跳触及大脑时引发的电信号——可以理解为大脑正“默读”自己的心跳。

然后,科学家比较了这些电位在清醒、紧张性REM和位相性REM这三个不同状态下的强度。

大脑转向“内听”而非“静音”

结果与直觉略有不同。随着从清醒进入REM睡眠,尤其是位相性REM,听觉诱发电位的振幅逐渐减小,说明外部声音的“敲门声”越来越难让大脑产生反应。但心跳诱发电位却没有同步减弱;相反,它在REM阶段比清醒时更强,表明大脑对心脏信号的加工不仅得到保留,甚至有所强化。

“并不是对所有刺激进行一次性全局抑制,而是大脑把它的聆听方向转向了内部。”研究通讯作者之一、洛桑大学临床神经科学系的Marzia De Lucia这样总结。

研究者将两种信号做了比较,提出一个全新的指标——“音频-心脏指数”(audio-cardio index)。清醒时,这个指数偏向听觉信号,因为大脑需要高度关注环境;而在REM阶段,该指数明显向心脏信号倾斜,其中位相性REM时的倾斜程度最大,紧张性REM居中。

这个指数刻画了一种渐变式的感觉再分配:大脑并未在睡眠中关闭感知通道,而是把资源从外感受(对外界信息)重新分配给了内感受(对体内状态),以此维持对机体生命信号的监控。

潜在的意义:窥探无反应者的意识

该项研究的发现并不仅仅解释“何以睡得沉”。Marzia De Lucia指出,“音频-心脏指数可以作为一种意识状态改变的标记物,尤其适用于那些无法做出行为反应的人。”比如昏迷或最小意识状态的患者,他们无法通过动作来表明自己听到声音或感知环境,传统的评估手段因此常常受限。如果未来能够用脑电测量出大脑对外界声音与自身心跳的反应比重,或许可以更精准地区分意识尚存与意识丧失,为诊断和康复提供依据。

当然,目前这仍属于一个尚未在患者中验证的概念。该研究的直接贡献,是用数据表明大脑在自然睡眠中会系统性地“向内听”——这为意识测量提供了一个新的生理方向。

说到底,睡眠时的“充耳不闻”并不是大脑变懒了,而是它正在将注意力转向体内更根本的声音。下一次,如果你在沉睡中对震天响的闹钟无动于衷,不要怪它偷懒,也许那一刻,你的大脑正安静地数着心跳。

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