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科學家透過腦電圖數據來區分REM睡眠階段和清醒狀態

  據外媒New Atlas報道, 做夢的一個奇怪的決定性因素是我們在這個重要的睡眠階段的腦電波活動如何與清醒的大腦相似。正因為如此,研究人員很難僅用腦電圖(EEG)數據來確定主體何時進入REM睡眠(快動眼睡眠或快波睡眠)階段。 除了腦電圖數據外,還需要其他生理標志物來確認REM睡眠,當然包括快速的眼球運動和一種叫做肌張力的肌肉麻痹。

  現在,一項新研究首次確定了一種新型的腦電圖特徵,可以識別受試者何時處於REM睡眠階段。這項國際研究由加州大學伯克利分校的科學家領導,最初源於一個麻醉師團隊希望更好地了解他們的專利在手術過程中處於什麼樣的無意識狀態。

  “我們經常告訴我們的病人,‘你現在會進入睡眠狀態’,我很好奇這兩種狀態實際上有多少重疊,”該研究的第一作者Janna Lendner說。“麻醉會有一些副作用。如果我們了解一下它們是如何重疊的--也許麻醉會劫持一些睡眠途徑--從長遠來看,我們也許能夠改善麻醉。”

  一個多世紀以來,科學家們一直在使用腦電圖讀數研究大腦中的電活動。除了輔助癲癇診斷,腦電圖數據還提供了對意識和無意識狀態的有用見解,例如幫助醫生了解昏迷患者的大腦活動。

  一般來說,腦電圖測量可以確定一個人是否清醒、是否處於深度睡眠或麻醉狀態。然而,當我們進入REM睡眠階段並做夢時,腦電圖數據就會變得嘈雜,類似於清醒時的大腦活動。當然,其他觀察數據點很容易表明一個人明顯是在做夢,而不是清醒的,但直到現在,研究人員還無法在做夢的腦電圖數據中找到一種模式,以提供一種客觀的神經生理測量方法來區分REM睡眠和清醒的喚醒活動。

  “有這種背景活動,它不是有節奏的,我們已經忽視了相當長的時間,”Lendner解釋說。“有時,它被稱為噪音,但它不是噪音,它攜帶了很多資訊,也是關於潛在的喚醒水平。這種測量方法使得只看腦電圖就可以區分REM睡眠和清醒。”

  挖掘這種被稱為1/f活動的腦電圖“噪音”,新的研究表征了一種可以與REM睡眠直接相關的新型模式。該腦電圖模式不同於清醒時看到的任何活動,並為研究人員提供了第一個獨立的神經生理標記,以標志一個人正在做夢。

  “這些新發現表明,在人類大腦的電靜態中,埋藏著一些完全獨特的東西--一個簡單的簽名,”研究合著者Matthew Walker說。“而如果我們測量這個簡單的電信號,第一次,我們可以精確地確定某人正在經歷的意識狀態--做夢、完全清醒、麻醉或深度睡眠。”

  識別這種特殊的REM簽名將幫助研究人員對麻醉期間的大腦活動進行新的調查,這種大腦狀態對神經科學家來說仍然是相當神秘的。新研究的資深作者Robert Knight也指出,這種新型的腦電圖簽名可以幫助醫生更好地了解昏迷患者的不同意識程度。

  “更重要的是,我認為它是評估昏迷狀態的另一個指標,”Knight說。“1/f是非常敏感的。例如,它可以解決,如果有人處於最低限度的意識狀態,而他們沒有移動,以及他們是否比你認為他們更警覺。”

  這項新研究發表在 《eLife》 雜誌上。

  【來源:cnBeta.COM】

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