我想，大家應該都做過噩夢吧？比如夢到被大怪獸追着跑……自然也跟大院er一樣有過在夢中驚醒的體驗，甚至醒來後還得警惕地四周看看，久久不能平息，你知道為啥你會做噩夢，又為啥會被驚醒嗎？
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為什麼會做噩夢？
俗話說，日有所思，夜有所夢，弗洛伊德認為夢是日常場景的彙總，是潛意識思維的展現。也有人認為做夢是在給記憶的大樹修剪枝丫，幫助我們消化各種事件資訊。
其實，做噩夢的原因有很多種，不當的睡眠姿勢、近期的壓力、疾病狀态都可能會引發噩夢。要了解夢的發生，我們還得先了解一下睡眠結構。
正常的睡眠周期包含兩種狀态，即非快速眼動睡眠（non-rapid eye movement，NREM）和快速眼動睡眠（rapid eye movement，REM）。兩種睡眠狀态有什麼不同呢？
顧名思義，REM睡眠（快速眼動睡眠）時，我們的眼珠子在快速地轉動，而NREM睡眠時則沒有。（不信？你拍一整晚自己睡覺時的樣子看看）
從大腦活動講，除了眼動以外，NREM睡眠狀态的腦電波和腦血流變化與REM睡眠狀态也完全不同。NREM睡眠又稱慢波睡眠，特點是全腦神經元同步化放電，大腦處于低活動狀态；而REM睡眠期間大腦高度活躍，呈現快速，去同步化放電。
從睡眠結構上講，在睡眠中有大約75%左右的時間人是處于NREM睡眠狀态的,隻有25%左右的時間處于REM睡眠狀态下，REM睡眠發生在NREM睡眠之後，兩者交替進行，REM睡眠狀态時人更容易醒來。
清醒，NREM和REM睡眠的腦電波形和腦血流差異
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1937年，德國科學家Richard Klaue首次在貓上記錄到了快速電活動，發現了REM睡眠的存在。1953年，Science發表論文報道了REM睡眠的快速眼球活動，并将其與做夢聯系起來，之後半個多世紀以來，REM睡眠與做夢似乎總是形影不離。
近些年來研究發現做夢并不是REM睡眠所獨有，在NREM睡眠下也會做夢，但研究者們認為最栩栩如生的夢還是發生在REM睡眠期間。有關REM睡眠功能的假說很多，有的認為REM睡眠在神經發育、記憶、攝食等方面有調控功能；有的認為REM睡眠中的動作與夢中場景移動有關；還有的認為REM睡眠是對清醒時尋找食物的需求減少的補償……
但這些假說似乎都不能解釋為何做夢後醒來會變得更加警覺。
想睡覺但有危險怎麼辦？
在漫長的進化史中，人類站在食物鍊的頂端隻是近幾千年的事情，早期的人類也跟動物一樣面臨着天敵的威脅，要為野外生存而戰。而睡眠中的動物肌肉松弛，對環境感覺下降，在危機四伏的自然界中睡覺是一種高風險行為，增加了其被天敵捕獲的幾率。
但睡眠對個體來說是一種必要的行為，從刺胞動物（無神經元）到線蟲、果蠅、斑馬魚，再到哺乳動物、進階靈長類動物，都存在着睡眠或睡眠類似狀态。科學家在對果蠅睡眠剝奪對其身體機能影響的研究中發現，長時間的睡眠剝奪會導緻果蠅死亡。這說明我們需要睡眠來進行個體維持和修複，但是在睡眠過程中又存在危險，怎麼辦呢？
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1966年美國心理生理學家Frederick Snyder提出了關于REM睡眠的“哨兵”假說（sentinel hypothesis）。該假說認為周期性的REM睡眠後常伴随着短暫的覺醒，可以激活動物以搜尋環境中可能的危險。中國科學院深圳先進技術研究院、深港腦科學創新研究院王立平團隊多年來一直進行本能恐懼行為神經機制研究，針對處理本能行為的大腦本底結構特征，他們猜測一定具有保守性和節能性。
現實生活中，很多人受到睡眠問題的困擾。與壓力恐懼相關的精神疾病如抑郁症，創傷後應激障礙中都出現了顯著的REM睡眠的增加，但其機制還是未知的，出現REM睡眠改變的精神疾病多與恐懼情緒的失調有關，而這從演化上講，可能就與動物保守的天敵防禦功能有關。從這些臨床中常見的現象出發，結合他們團隊前期建立起來的本能恐懼反應的研究體系，他們設計了實驗來研究睡眠是否能夠響應天敵的威脅并探索背後可能的神經機制。
天敵在可睡不了好覺
狐狸是小鼠的天敵，在清醒狀态下，狐狸尿液氣味（TMT）可以迅速引起小鼠的本能恐懼逃避行為。那麼在睡眠狀态下小鼠是否會響應這種天敵氣味的刺激呢？研究人員進行了這個實驗(如下圖右所示，在記錄小鼠腦電的同時給予小鼠TMT刺激)。
小鼠：謝謝，确實醒的很快，下次不要試了
研究發現在REM睡眠階段給予小鼠TMT刺激，小鼠醒來的速度明顯比在NREM睡眠階段給予刺激要更快。而用聞起來像肉桂面包味的香氣和臭雞蛋氣味的氣體刺激小鼠都沒有這種效果。
這就很有意思，REM睡眠似乎特異性地響應天敵威脅進而引起快速覺醒，顯示其可能扮演着睡眠中“哨兵”的角色，可以在感覺到環境中的危險時迅速喚醒大腦。
不僅如此，使用研究團隊自主研發的小動物眼動檢測方法，他們發現在REM睡眠階段用TMT喚醒老鼠會表現出更高的覺醒程度，如下圖所示REM期間醒來瞳孔放大程度更大。
REM和NREM睡眠下對天敵刺激的響應
（小鼠：為了生存，我也是可以很拼的，睡不睡覺的，暫時不重要）
睡還是不睡，誰說了算
為了闡明REM睡眠狀态下小鼠響應天敵刺激進而快速覺醒的神經環路機制，該團隊綜合各類前沿的神經科學研究方法，解析了一條小鼠大腦中從丘腦底核（mSTN）促腎上腺皮質激素釋放激素（CRH）神經元投射到外側蒼白球（LGP）的神經環路介導了REM睡眠下對天敵刺激的響應。
他們發現mSTN中的這群CRH神經元不僅在維持REM睡眠穩定性中發揮着重要的作用，并且對天敵危險資訊特别敏感。抑制這群神經元減少了REM睡眠的長度，但延長了天敵刺激誘發覺醒的潛伏期。
臨床上發現REM睡眠的異常與抑郁症等精神疾病有很高的共患率。該研究為精神疾病中REM睡眠的失調提供了可能的解釋，為睡眠障礙及本能恐懼失調相關精神疾病共患病的診斷與治療提供了可能的靶點。
不過，在現代生活中，人類并不需要應對自然狀況下的天敵，原本保守的天敵防禦環路可能被應用于應對社交壓力等外界刺激，所謂“人無壓力輕飄飄，一有壓力睡不好”。這是演化留給我們的“财産”，有助于我們應對可能的危險，但長期壓力狀态下可能引起整套防禦系統的失調，導緻精神疾病的發生。
是以，大家還是要适當給自己釋壓，好好睡個覺呀~
參考文獻：
[1] Bergel, A., Deffieux, T., Demené, C., Tanter, M., and Cohen, I. (2018). Local hippocampal fast gamma rhythms precede brain-wide hyperemic patterns during spontaneous rodent REM sleep. Nat Commun 9, 5364.
[2] Anafi, R.C., Kayser, M.S., and Raizen, D.M. (2019). Exploring phylogeny to find the function of sleep. Nat Rev Neurosci 20, 109-116.
[3] Snyder, F. (1966). Toward an evolutionary theory of dreaming. Am J Psychiatry 123, 121-142.
[4] Tseng, Y., Zhao, B., Chen, S., Ye, J., Liu, J., Liang, L., Ding, H., Schaefke, B., Yang, Q., Wang, L.N., et al. (2022). The subthalamic corticotropin-releasing hormone neurons mediate adaptive REM-sleep responses to threat. Neuron 110.
作者機關：中國科學院深圳先進技術研究院