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。