近日，一项发表在《自然》上的研究引起了广泛关注，许多网友纷纷讨论，称“人类通过梦境可以预测未来”。这让很多朋友认为这为梦境的神秘性和所谓的“预言梦”提供了科学依据。
那么这种说法正确吗？
这项研究虽然发现，大脑中的某些神经元在我们做梦时会重现过去的经历，并且还会模拟我们尚未经历但可能会在未来经历的情景。但这项实验只在小鼠身上进行，发现的仅仅是小鼠的大脑会基于已有的经验和知识来模拟可能遇到的环境，而非真正的预言。将这种模拟误认为预言是不科学的，也是对研究结果的过度解读。而这项研究的其他结论，也值得经常熬夜的我们深思，下来就详细说说。
睡眠如何模拟未经历的情景？
在日常生活中，我们经常能够明显感受到睡眠质量对学习和记忆产生的巨大影响。科学家们早已意识到这一点，并通过大量研究证实了这一现象。他们发现，睡眠对大脑中负责记忆和学习的关键结构——海马体，尤为重要，因为睡眠会影响海马体神经元之间的信号传递、活动水平和连接方式。
海马体是负责记忆和空间导航的关键结构，位于大脑颞叶的深处，因形状像一只海马而得名。大脑的左右半球各有一个海马体。
大脑中的海马体。图片来源：文献[3]
为了更好地理解大脑在睡眠时如何调节和处理信息，科学家们开展了这项研究。他们首先让小鼠探索迷宫寻找奖励，然后分别记录小鼠在迷宫活动时和休息睡眠时的大脑活动。通过使用一种新的机器学习算法，研究团队追踪和分析了小鼠海马体神经元的活动，发现小鼠在睡眠时，大脑中的神经元会重现它们在迷宫探索时的活动模式。
这意味着，大脑会在小鼠的梦境中重新“播放”小鼠在迷宫中的经历，来帮助这些短期记忆进一步演化为长期记忆。除此之外，小鼠大脑中的另一部分神经元在睡眠时还会基于这项记忆模拟小鼠未来再次遇到迷宫时的新情景，为未来的探索和活动做好准备。因此，当再次被放回迷宫环境中时，小鼠表现得就像已经在梦中经历过一样。所以与其说做梦是“预测”，不如说是“预演”。
睡眠充足的小鼠（左）与缺乏睡眠的小鼠（右）大脑中的活动。图片来源：文献[4]
相较于睡眠充足的小鼠（左），缺乏睡眠的小鼠（右）大脑中的活动虽然更频繁，但它们的强度却显著降低。
在这项研究的基础上，科学家们进一步实验发现，如果小鼠睡眠不足，重播和预演的记忆过程会大大减弱。在缺乏睡眠时，小鼠大脑中的活动虽然更频繁，但它们的强度却显著降低，导致神经元活动和记忆回放显著减少，小鼠在睡眠期间无法有效地重现迷宫探索时的经历。即使在之后恢复正常睡眠，这些活动也不能完全恢复到正常水平。这也提醒我们，确保充足的睡眠对于维持大脑正常功能、促进记忆巩固至关重要。
睡眠和记忆之间的关联
在小鼠实验中，睡眠不足显著减少了海马体中的记忆重现和神经元再激活。在对人类的研究中，睡眠不足同样导致记忆表现和认知功能的下降。通过脑电图（EEG）和功能性磁共振成像（fMRI）等技术，研究者同样观察到睡眠不足会导致大脑中记忆相关区域的活动减少，无论是短期记忆还是长期记忆，都受到负面影响。许多学生常常牺牲睡眠时间来学习，从上述研究我们就能够推测这种做法并不科学。
图库版权图片，不授权转载
早在 1924 年，詹金斯和达伦巴赫就通过实验研究证明了睡眠对记忆的有益影响。从那时起，睡眠在记忆形成中的重要作用在许多研究中逐渐得到证实。现在科学家们普遍承认，睡眠为大脑提供了一个窗口，使其在没有外界大量信息输入的时候，可以整理和巩固新编码的记忆。
当我们清醒时，伴随着源源不断流入的新的感官经历，记忆在不断形成。在睡眠期间，无数参与记忆处理的神经网络被内发性地激活，大脑会重现神经元在清醒时的活动模式。海马体的神经元也会重新激活，并与大脑皮层的神经元同步，这种再激活有助于将新编码的记忆从海马体传输到新皮层，从而形成长期记忆。
记忆再激活形成了长期记忆。图片来源：文献[2]
一旦睡眠不足，海马体中的神经元就难以再激活，导致大脑无法有效重现清醒时的活动模式，这对大脑和记忆的影响是显著且广泛的：减少了神经元再激活和记忆重现的频率，破坏了突触重塑过程，影响了睡眠的质量和深度，导致记忆表现和认知功能的全面下降。并且这种负面影响，无法通过短时间的恢复睡眠完全弥补。因此，确保充足的睡眠对于学生和所有需要高效学习和记忆的人来说至关重要。
小结
睡眠在记忆的转变和巩固过程中扮演着关键角色，但过程中的许多方面仍然未知。通过进一步的研究，我们有望揭示这些复杂过程的奥秘，进而提升对大脑功能的理解，改善学习和记忆能力，并提供新的治疗策略来应对睡眠和记忆相关的疾病。但这次的实验，和所谓的“预测未来”，确实一点关系都没有。
参考文献
[1] Maboudi, Kourosh, et al. "Retuning of hippocampal representations during sleep." Nature (2024): 1-9.
[2] Klinzing, Jens G., Niels Niethard, and Jan Born. "Mechanisms of systems memory consolidation during sleep." Nature neuroscience 22.10 (2019): 1598-1610.
[3] Jersakova, Radka, Akira Robert O'Connor, and Chris Moulin. "What’s new in déjà vu?." Culture and Cognition (2015).
[4] Giri, Bapun, et al. "Sleep loss diminishes hippocampal reactivation and replay." Nature (2024): 1-8.
策划制作
原标题：《Nature 发文证实“做梦真的可以预测未来”？真相是......》
阅读原文