梦的老鼠地图

文/吴建永　插图/田克 | By Wu Jianyong Illustration by TianKe

在实验学家对弗洛伊德心理学派发起的一次次公开挑战中，关于梦境和大脑的研究最终聚焦在了所有科学的终极圣杯（HolyGrail）问题——即人的意识是什么？人为什么会有意识。利用梦来研究了解人的思维是一个重要的领域。

图一　人脑和爬虫脑的比较每种颜色表示一种同源结构

弗洛伊德在《梦的解析》阐述了做梦是人在宣泄和表达自己的本能和潜意识。他认为人类在社会生活遭遇的种种不顺利和负面情绪来源于对潜意识的压抑。在清醒的时候，人有意识地压抑本能和潜意识，这种压抑的积累却在梦中被释放。因此做梦是一种本能的心理疗伤，对梦境的解析也可以找出心理疾患的根源，并从根本上解决焦虑，抑郁和其他精神问题。

弗洛伊德理论看起来仿佛百对而无一错，因为人的意识确实在不断地压抑着人的动物本能。人是从低等动物进化来的。从低等的爬行动物脑进化成人脑这一过程并不是像革命一样把一切神经结构推倒了重新设计，而是在爬行类原有的结构上搭建一些新的结构，并把指挥身体的功能逐渐交给新结构。在人脑中确实有一个橘子大小的爬行动物脑，而在其上构建了小西瓜那么大的新皮层（neocortex，图一），新皮层产生意识，控制着人的活动和思想。当人睡着了的时候，意识没有了，那么是不是在日间饱受压抑的爬虫动物脑就会跳出来、在梦中嘶吼呢？所以弗洛伊德说人类梦中所要宣泄的主要是性欲和攻击欲。这正是人和爬行动物共有的本能，而且是在人类社会中不断受到思想压抑的。弗洛伊德的理论风靡二战之后的欧美，却在1960年代受到来自神经科学的重大打击。

弗洛伊德是从心理学的角度来分析梦境的。心理学虽然很多地方可以自圆其说，但还是必须需要有客观的证据来支持。弗洛伊德所描述的梦境是虚无飘渺的，人每天用多少时间做来梦，梦是否与精神压抑有关等问题基本没有客观可测的标志。可是到了1950年代，睡眠科学突然出现了一个里程碑，使来无影去无踪的梦境变成变成一个精确可测的睡眠时段。

这个里程碑就是发现做梦眼球的快速运动和特殊的脑电波形。所谓脑电就是大脑活动时头皮外面记录到的微小电信号。这信号非常小，只有手机电池的十万分之一左右，但在清醒和睡眠的时侯脑电波形是很不一样的。脑电发现于1920年代德国心理学家汉斯·伯格（HansBerger）的工作。伯格发现人在清醒时睁眼和闭眼时脑电波形有很大区别。几年后脑电记录就被用于研究睡眠了。可是那时在哈佛大学开展的睡眠脑电研究只记录了睡眠开始的几十分钟，并没有延续到做梦的时间，因此发现与梦相关的脑电推迟了20年左右。造成这种推迟可能由于两个原因：在理念上，当时人们认为睡眠是被动的休息，不存在复杂的时相结构；在技术上，当时脑电都是记录在纸带上的，整夜的记录可以有几千米长。可能为了节约，多数研究者都没有进行长时间的脑电记录。同样，也没有人花时间仔细看那些堆积如山的纸带。

时间到了1950年，芝加哥大学的研究生尤金·阿瑟林斯基（EugeneAserinsky）师从著名睡眠学者内森·克雷曼(NathanielKleitman)，开始做他的博士论文。刚开始，导师克雷曼让他在入睡前的眨眼行为上做文章，可他做了几个月毫无进展。拖家带口的阿瑟林斯基急于毕业找个工作养家糊口，温吞水的课题耽误不起。于是他就提了一个冒险的新计划——研究睡眠者整夜眼球的活动。按理讲过于冒险的计划是不适于有毕业压力的研究生的，可是阿瑟林斯基非常热爱科学，经常整夜不睡地观察睡眠者，心里有秘密。这个秘密就是他发现熟睡的人有时眼球会激烈地活动。这个课题好像没人见过，也许能发表让他毕业。导师同意了他的冒险计划，并提议让他使用一台多导记录仪把眼球的运动记下来，避免眼看手记的主观办法。阿瑟林斯基由此发明了把脑电电极放在眼睛旁边记录眼动的方法。他的第一个被试是自己的儿子阿萌，很快他就发现当阿萌进入熟睡后的眼球会周期性地激烈活动，每几个小时重复一次。这个发现让导师也很吃惊。但姜还是老的辣，做了一辈子实验的克雷曼格外挑剔。他先不动声色找来自己的女儿重复了实验，确认后又怕是儿童的特殊现象，再找来一批成年受试者来重复实验。结果无一例外，所有人在进入熟睡后一小时左右眼睛虽然紧闭，但眼球会快速地活动。更加惊人的是，如果在此时叫醒被试，他们都会说当时正在做梦（图二）。

阿瑟林斯基的发现形成一篇高质量文章在《科学》（Science）杂志上发表。这个划时代的发现让睡眠被分成周而复始的两种，“快速动眼期”（rapideye-movement,REM）和“非快速动眼期”（non-rapideye-movement,NREM），而做梦主要出现在REM期。可是，虽然阿瑟林斯基和克雷曼开创了现代睡眠科学，但前者刚得到博士学位就找了个工作离开了睡眠领域，到舟山群岛养带鱼去了（不不不，他去西雅图研究三文鱼去了）这是个州政府工作，待遇不错，还不用熬夜。

快速动眼睡眠期的发现引起睡眠研究领域的大跃进，吸引了大批科学家。阿瑟林斯基的师弟迪蒙特近水楼台先得月。他当时也是弗洛伊德的忠实信徒。弗洛伊德认为如果没有足够的做梦时间来宣泄本能，就会引起新皮层和爬虫大脑之间关系拧巴而出现精神问题。迪蒙特想既然有了能精确测量做梦时间的机器，自然可以立刻验证弗洛伊德的说法。带着这个想法，迪蒙特专门到精神病院给患者做脑电测试，可是却发现病人大部分和正常人一样有足够的快速动眼睡眠。迪蒙特没得到所预期的重大发现，却立即跳进一个更大的课题：操控梦的内容和进程。他在受试者出现快速动眼时给予钟声、洒水或触觉刺激，却发现这些感觉刺激很少能影响梦境。后来的研究者不断改进“造梦空间”的技术，甚至用胶布粘住眼皮让人睁着眼睡觉，并在被试做梦的时候在其眼前表演，企图以此影响梦境。可是这些努力都失败了。梦境好像是大脑自导自演的无厘头剧，总是无始无终、支离破碎。对睡眠和梦境的研究越来越多，积累了大量的实验证据与弗洛伊德的理论矛盾。这些最终导致实验学家对弗洛伊德心理学派的公开挑战。

图二　睡眠和脑电

这场战斗中最出名的战士叫阿伦·霍布森（Allan Hobson），哈佛大学的心理学教授。霍布森认为梦实际上只是一些支离破碎的思想而已，并非像弗洛伊德说的那么有心理分析的价值。他认为梦的产生是由于大脑皮层受到从脑干来的一种神经化学物质——乙酰胆碱的影响而出现的。霍布森的这些理论来自于他1977年一项里程碑式的工作。在动物实验中，他同事证明睡眠中从脑干来的乙酰胆碱会使大脑皮层像在清醒时那样活跃。可是由于在睡眠中从眼睛、耳朵等感官来的信息都被丘脑阻挡而进不去大脑皮层，而且从大脑皮层传出的运动命令也不能通过传到肌肉产生动作，于是大脑皮层就会自编自演地把思想碎片连成一些似是而非的故事。

当年的霍布森很外向，喜欢在大会上与支持弗洛伊德的心理学家当众辩论。因为他有过硬的实验证据，经常能把只做心理分析的精神病专家辩论得哑口无言。这就让霍布森深深地得罪了很多心理学界的大师。

因为梦境自古以来一直是公众感兴趣的问题，所以霍布森反对弗洛伊德的学术争论非常有新闻效应，经常被杂志长篇报道。霍布森干脆办起科普展览。在展览中，他让志愿者在小隔间里睡觉，观众则在展厅内通过单向玻璃观察睡眠者。同时他把志愿者的睡眠脑电图接到展厅内的大屏幕上，让参观的公众实际体会快速动眼睡眠时脑电波和眼球的激烈活动。这个科学与艺术结合的展览非常成功，连当时（1977年）与世界隔绝的中国都有文章介绍。我记得我就读过一篇科学院心理所翻译的科普文章，虽然当时还不懂神经科学却对此非常感兴趣。我向我父亲转述了内容，然后父亲第二天说他夜里一直翻来倒去地做梦，都是关于“快速动眼”和“非快速动眼”睡眠的事。

经历20年，愣头青熬成老帮菜。霍布森对以前自己的过激观点也有了深刻的自省。他说，如果现在还有人说“梦境不过是随机的思维碎片，你可以告诉他这种观点至少落后了20年”。霍布森这时候的研究聚焦在所有科学的终极圣杯（HolyGrail）问题——即人的意识是什么？人为什么会有意识。利用梦来研究了解人的思维是一个重要的领域。

具体来说，霍布森提出了所谓意识的AIM模型。其中“A”是指脑子的活跃程度（Activationofthebrain），能否能被客观的脑电来度量？“I”是指大脑的输入（Inputsource），我们的感觉是主观产生的还是客观存在的？这里主观产生就是指梦境中那种脱离感觉而存在的鲜活的感觉经验。“M”是指调节大脑活动的化学物质（Modulator）。霍布森觉得如果用A、I、M这三个变量做一个三维空间，那么梦境和清醒的思维这两种状态都可以包括在里面（图三）。

如果用个国人容易理解的故事来解释，就是南禅宗六祖的“心动还是旌动”的典故：话说六朝的时候佛家开坛讲禅，台上高僧口念一诀曰：“场上竖一杆，杆上有一旌（旗子），风吹旌动。是风动还是旌动？”满场争论不息，有说风动，有说旌动。这时隐姓埋名多年的六祖惠能站出来厉声喝道，“不是风动也不是旌动，而是你们的心动！”

没错。研究意识的时候，科学走到了尽头，与哲学交融。人的感觉和思想，别人看是神经活动，自己看则是思想。霍布森和一大批科学家认为，我们对客观世界那些鲜活的认知（如旌动）不过是脑中的主观形成的意识（心动）。从梦境的研究可知，主观产生的认知是可以脱离客观的感觉输入，而在梦中存在。对这种观点最有力的支持还是来自神经科学，比如对动物梦境的研究。

图三　霍布森的AIM 模型

用动物实验研究梦有个大缺点，就是不能询问动物“你在做梦吗”或者“你在做什么梦”。所以用动物模型研究做梦的时候就必须有个动物做梦的客观标准。如果我们把“意识”、“认知”、“思想”等等抽象概念用神经细胞活动这样的客观标志来描述，动物也是可以做梦的。所谓梦就是在睡眠中重复前一天的经历中的神经活动。碰巧这个做梦的客观标准就在老鼠身上找到了。

原来老鼠不管去哪里，都会随时在脑子里构建那地方的地图，没法子，鼠目寸光嘛，洞里拐了几个弯如果不记住怎么走出来的话，对老鼠后果很严重。

老鼠脑子里的地图是建在一个叫“海马”的皮层下神经结构里。如果把一些电极插入海马，当老鼠行走时，电极就能记到神经细胞的放电。每当老鼠走到一个特定的地方的时候就会有一些神经细胞放电，而且这些细胞只在这个特定的位置放电。故而这些神经细胞叫“位置细胞”。海马里有成千上万个位置细胞，各自在不同的地方放电，老鼠由此知道自己现在在哪里、刚才在哪里。当科学家让老鼠走一条路线时，就会记录到一串位置细胞的顺序放电。比如记到5个细胞以A、B、C、D、E的顺序放电。当老鼠走到头原路退回时，5个细胞放电的顺序就变成了E、D、C、B、A。再跑一趟，又是A、B、C、D、E，回来还是E、D、C、B、A……如此这样从分析海马内神经细胞放电的顺序，就能知道老鼠的现在位置和刚才跑过的路径。换句话说，老鼠把它的活动环境抽象成了一幅用成百万个位置细胞的活动模式组成的地图。

这个故事听起来好像有点耳熟？对了，发现老鼠脑子里地图的人就是得了2014年诺贝尔奖的约翰·奥契夫（JohnO'Keef）。此后很多科学家利用老鼠脑子里的地图来研究老鼠的梦境。如果让刚跑完路的老鼠睡觉，就会发现这些细胞又在A、B、C、D、E，然后E、D、C、B、A地循序放电。老鼠确实在做梦！不仅在做梦，还在梦中复习它去过的地方，这些位置细胞放电顺序出现，就象录音带回放一样。研究发现，老鼠在睡眠中不断复习前一天跑过的路线。如果老鼠跑了一条新路，那么在第一天的睡眠中这条路就不断地被复习。而第二天这种复习就少多了。这些工作提示梦的一项主要功能是重复白天的经历而且把这些经历变成记忆，整合到一生所有的记忆之中。

最近有个新发现，老鼠在睡眠中位置细胞的放电顺序除了回放白天跑路经历过的那些顺序，还有一些新的、没见过的新循序。到了第二天，把老鼠放在一个空旷的广场上，老鼠居然按照昨天的梦里的新顺序、在广场上跑出一个特异的轨迹。在广场上可能跑的轨迹无数，为啥只跑出这条在梦中出现过的呢？这提示老鼠在梦中幻想着跑一些从未见跑过的新线路，并在第二天的实践中重复了梦中计划的将来。

难道我们每天的行为、尤其是那些重大的决策，已经在梦中预演过好很多次了？通过过去的经验预见将来并做好应对决策，我们的大脑就是干这个用的。这个新发现是MIT的利根川進（SusumuTonegawa）于2011年发表在《自然》杂志上的。

每天早上一睁眼，我们就在看、在想。从家里的红花绿草，到社会上的紧张工作和奢华派对，无时不刻让我们感觉着个人的存在。可是所有这些切身感受都是以我们的经验和记忆为基础的。离开了已有记忆和经验，一切就会立刻变得陌生并令人惊恐不安。

那么我们的记忆和经验是从哪里来的呢？从前面的讨论知道，记忆和经验都经过睡梦的梳理。人脑的长期记忆容量相当于一个电视台连续播送300年的信息量。可是，与人每天接受的信息比却太少了，所以每天接受的信息必须经过梳理，只有一小部被分存下来。每天接受的信息像是写在一个临时记录本上的，这个记录本也很小，有一种说法认为：人生活了一白天，脑子里的信息已经“满了”，需要在夜晚的睡梦中“清空内存”，把大多数信息主动遗忘而只把少量记忆巩固下来。

什么样的信息可以被侥幸存下来呢？虽然现在还不知道全部，但是大量研究认为每天经历中新鲜的、意义大的和怪的事更容易被选择性地记下来。所以人的记忆一大部分来自于幼年。因为人生从0岁到1岁，新的“第一次”经历最多，因为这一年是整个生活的100%，从1岁到两岁呢？这一年是整个生活的50%。到了30岁呢？“第一次”少多了，这一年的只占整个生活的3%。在梦的研究里，人们发现每夜最初的梦多半和前一天的事有关，而后来则多与幼年时代的经历有关。所以有人认为做梦的时候是把现实的经历整合到幼年的经验里，共同形成每个人独特的人生经历。从这点看弗洛伊德是对的。