《eLife》你是否做了奇怪的梦？它们正在帮助你的大脑更好地学习

伯尔尼大学最近发表在《eLife》杂志上的研究表明，奇怪的梦可以帮助你的大脑更有效地学习。

　　

据人类大脑项目的专家表示，奇怪的梦可以帮助你的大脑更好地学习

根据美国国家睡眠基金会的数据，我们平均每晚做梦四到六次。然而，由于我们忘记了95%以上的梦，你每个月只会记得几个。

虽然我们整晚都在做梦，但我们最生动、最难忘的梦发生在快速眼动睡眠(REM)期间，在你入睡后90分钟左右开始。意想不到的生活事件、巨大的压力和其他变化都会对我们的梦产生影响，使它们变得更陌生、更生动、更难忘。对科学家来说，做梦的确切目的仍然是一个谜，但最近的研究希望能解释为什么人们会做奇怪的梦。

瑞士伯尔尼大学的一项新研究表明，梦，尤其是那些看起来真实但仔细观察却不正常的梦，有助于我们的大脑从之前的经历中学习和提取一般的想法。这项研究是人类大脑项目的一部分，发表在《eLife》杂志上，通过使用机器学习启发的方法和大脑模拟，为梦的意义提供了一个新的假设。

睡眠和梦境对学习和记忆的重要性早已得到承认;一个不眠之夜对我们认知能力的影响是有据可查的。该研究的主要作者Nicolas Deperrois解释说:“我们所缺乏的是一种将这与经验巩固、概念概括和创造力联系起来的理论。”

在睡眠中，我们通常会经历两种睡眠阶段，一个接着一个:非快速眼动睡眠，大脑在清醒时“回放”所经历的感官刺激;快速眼动睡眠，强烈的大脑活动自发爆发，产生生动的梦境。

研究人员通过对大脑皮层的模拟来模拟不同的睡眠阶段如何影响学习。为了在人工梦境中引入一种不同寻常的元素，他们从一种名为生成对抗网络(GANs)的机器学习技术中获得了灵感。在GANs中，两个神经网络相互竞争，从相同的数据集生成新数据，在这种情况下，是一系列物体和动物的简单图片。这种操作产生新的人造图像，在人类观察者看来表面上看起来很真实。

通过扰动和对抗性做梦学习皮层表征。

然后，研究人员在三种不同的状态下模拟了大脑皮层:清醒、非快速眼动睡眠和快速眼动睡眠。在清醒状态下，模型会接触到船只、汽车、狗和其他物体的图片。在非快速眼动睡眠中，该模型以一些遮挡的方式回放感官输入。快速眼动睡眠通过GANs产生新的感官输入，产生扭曲但真实的版本和船、车、狗等的组合。为了测试模型的性能，一个简单的分类器评估从皮质表征中读取物体(船、狗、汽车等)的容易程度。

“随着我们的模型的学习，非快速眼动和快速眼动的梦变得更加真实，”资深作者、研究团队负责人Jakob Jordan解释说。“非快速眼动期的梦与清醒时的经历非常相似，而快速眼动期的梦则倾向于创造性地将这些经历结合起来。”有趣的是，当快速眼动睡眠阶段在模型中被抑制，或者当这些梦变得不那么有创造性时，分类器的准确性就会下降。当去除非快速眼动睡眠阶段时，这些表征往往对感觉扰动(这里是咬合)更敏感。

根据这项研究，清醒、非快速眼动睡眠和快速眼动睡眠似乎对学习有互补作用:体验刺激，巩固经验，发现语义概念。Nicolas Deperrois说:“我们认为这些发现只是说明了梦在进化中的一个简单作用，并没有解释它们的确切含义。梦的怪异并不奇怪:这种怪异是有目的的。下次你做疯狂的梦时，也许不要试图寻找更深层次的含义——你的大脑可能只是在组织你的经历。”

参考文献:“Learning cortical representations through perturbed and adversarial dreaming” by Nicolas Deperrois, Mihai A Petrovici, Walter Senn and Jakob Jordan, 6 April 2022, eLife.
DOI: 10.7554/eLife.76384