为什么会每天做很奇怪的梦（奇怪的梦可以帮助你的大脑学习）

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。

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

虽然我们整夜都在做梦，但我们最生动，最难忘的梦发生在快速眼动（REM）睡眠期间，该睡眠在您入睡后约90分钟开始。意想不到的生活事件，高水平的压力和其他变化都会对我们的梦想产生影响，使它们更奇怪，更生动，更令人难忘。做梦的确切目的对科学家来说仍然是一个谜，但最近的研究希望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，特别是那些看似真实但经过仔细检查是异常的梦，可以帮助我们的大脑学习并从以前的经历中提取一般的想法。该研究是作为人脑计划的一部分进行的，并发表在eLife上，通过使用机器学习启发的方法和大脑模拟，为梦的意义提供了新的假设。

睡眠和梦在学习和记忆中的重要性早已得到承认。一个不眠之夜对我们的认知的影响是有据可查的。“我们缺乏的是一种理论，可以将这一点与经验整合，概念推广和创造力联系在一起，”该研究的主要作者Nicolas Deperrois解释说。

在睡眠期间，我们通常会经历两种类型的睡眠阶段，一个接一个地交替进行：非REM睡眠，当大脑“重放”清醒时所经历的感觉刺激时，以及REM睡眠，当自发爆发的强烈大脑活动产生生动的梦境时。

研究人员使用大脑皮层的模拟来模拟不同的睡眠阶段如何影响学习。为了在人工梦中引入一种不寻常的元素，他们从一种名为生成对抗网络（GAN）的机器学习技术中汲取了灵感。在GAN中，两个神经网络相互竞争，从同一数据集生成新数据，在这种情况下，是一系列简单的物体和动物图片。此操作会产生新的人工图像，这些图像在人类观察者看来可能看起来非常逼真。

皮质表征通过扰动和对抗性梦想学习。图片来源：Deperrois et al. eLife 2022;11：e76384

然后，研究人员在三种不同的状态下模拟了皮层：清醒，非REM睡眠和REM睡眠。在清醒期间，模型暴露于船只，汽车，狗和其他物体的图片中。在非REM睡眠中，该模型通过一些遮挡重放感觉输入。REM睡眠通过GAN产生新的感官输入，产生扭曲但逼真的版本和船，汽车，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示中读取对象（船，狗，汽车等）的标识的难易程度。

“随着我们的模型学习，非快速眼动和快速眼动的梦想变得更加现实，”资深作者兼研究团队负责人Jakob Jordan解释说。“虽然非REM梦与清醒的经历非常相似，但REM梦往往创造性地将这些体验结合起来。有趣的是，当模型中的REM睡眠阶段被抑制时，或者当这些梦变得不那么有创意时，分类器的准确性就会降低。当NREM睡眠阶段被移除时，这些表征往往对感觉紊乱（这里是闭塞）更敏感。

根据这项研究，清醒，非REM和REM睡眠似乎具有学习的互补功能：体验刺激，巩固体验和发现语义概念。“我们认为这些发现暗示了梦的简单进化作用，而没有解释它们的确切含义，”Deperrois说。“梦是奇怪的，这并不奇怪：这种奇怪是有目的的。下次你做疯狂的梦时，也许不要试图找到更深层次的意义——你的大脑可能只是在组织你的经历。

参考：“通过扰动和对抗性梦想学习皮质表征”，Nicolas Deperrois，Mihai A Petrovici，Walter Senn和Jakob Jordan，2022年4月6日，eLife。DOI： 10.7554/eLife.76384