我们为什么做梦？ 新理论
当他两岁时，本停止了从左眼看到的事情。他的母亲带他去看医生，很快发现他双眼都患有视网膜癌。化疗和放疗失败后，外科医生睁开了双眼。对于本来说，远见永远消失了。
但是到了他七岁的时候，他就发明了一种解码周围世界的技术：他用嘴巴点击，听着回声。通过此方法，Ben可以确定敞开的门口，人员，停放的汽车，垃圾桶等的位置。他正在回声定位：将声波从环境中的物体上反弹，并捕捉反射以建立周围环境的心理模型。
回音对于人类来说似乎是不可能的壮举，但是像Ben一样，成千上万的盲人已经完善了这一技能。这种现象至少可以追溯到1940年代，当时《科学》杂志上题为“盲人，蝙蝠和雷达的回声”首次提出了“回声”一词。
失明怎么会引起令人耳目一新的用耳朵了解周围环境的能力？答案在于进化所赐给大脑的礼物：巨大的适应性。
每当我们学习新知识，学习新技能或改变我们的习惯时，大脑的物理结构都会发生变化。神经元是负责快速处理大脑中信息的细胞，由成千上万个相互连接，但是就像社区中的友谊一样，它们之间的联系也在不断变化：加强，削弱和寻找新的伙伴。神经科学领域将此现象称为“大脑可塑性”，是指大脑像塑料一样具有采取新形状并保持形状的能力。神经科学方面的最新发现表明，与保持形状相比，大脑的柔韧性品牌要细微得多。为了捕捉到这一点，我们将大脑的可塑性称为“活线”，以突显这个庞大的860亿个神经元和0.2个万亿次连接的庞大系统如何在您的生活中的每时每刻重塑自我。
神经科学曾经认为预先确定大脑的不同部分执行特定功能。但是，最近的发现颠覆了旧的范式。最初可以为大脑的一部分分配一项特定的任务。例如，我们大脑的后部被称为“视觉皮层”，因为它通常可以处理视力。但是可以将该地区重新分配给其他任务。视觉皮层中的神经元没有什么特别的：它们只是神经元，碰巧参与处理眼睛功能正常的人的形状或颜色。但是在看不见的情况下，这些相同的神经元可以重新连接以处理其他类型的信息。
大自然母亲使我们的大脑具有适应环境的灵活性。正如锋利的牙齿和快速的腿对于生存至关重要，大脑的重构能力也同样如此。大脑的活线可以学习，记忆和发展新技能的能力。
在本的情况下，他的大脑灵活的布线将他的视觉皮层重新用于处理声音。结果，Ben有更多的神经元可用于处理听觉信息，而这种增强的处理能力使Ben能够以令人震惊的细节来解释声波。本的超级听力显示出一个更普遍的规则：一种特定的感觉拥有的大脑区域越多，它的表现就越好。
最近几十年来，人们获得了一些有关实时布线的启示，但最大的惊喜也许是它的快速性。脑回路不仅在新近失明的人中重组，而且还在暂时失明的有视力的人中重组。在一项研究中，有视力的参与者深入学习了如何阅读盲文。在整个体验过程中，一半的参与者被蒙住了双眼。五天结束时，戴着眼罩的参与者比不戴着眼罩的参与者能够更好地区分盲文字符之间的细微差别。更为显着的是，被蒙住眼睛的参与者显示出视觉大脑区域对触摸和声音的激活。当视觉皮层的活动暂时中断时，蒙住眼睛的参与者的盲文阅读优势就消失了。换句话说，被蒙住眼睛的参与者在与触摸相关的任务上表现更好，因为他们的视觉皮层已经被招募来提供帮助。除去眼罩后，视觉皮层在一天之内恢复正常，不再对触摸和声音做出反应。
但是，此类更改无需花费五天的时间；恰好是在进行测量时。连续测量被蒙住眼睛的参与者时，与视觉相关的活动会在大约一个小时内出现在视觉皮层中。
大脑的灵活性和快速的皮层接管与做梦有什么关系？也许比以前想象的要多。 Ben显然从他的视觉皮层到其他感觉的重新分配中受益，因为他永久失去了双眼，但是眼罩实验的参与者又如何呢？如果我们的意识丧失只是暂时的，那么迅速征服大脑区域可能没有太大帮助。
在不断争夺大脑区域的比赛中，视觉系统存在一个独特的问题：由于行星的自转，所有动物平均每24小时就会陷入黑暗之中（平均12个小时）。 （当然，这是指进化的绝大部分时间，而不是指当今的电气化世界。）我们的祖先实际上是在整个生命的每个夜晚都没有蒙住蒙眼实验的参与者。
那么，在没有眼睛输入的情况下，我们祖先大脑的视觉皮层如何保护其领土？
我们建议大脑通过保持夜间活动来保留视觉皮层区域。在我们的“防御性激活理论”中，存在梦境睡眠，以使视觉皮层中的神经元保持活动状态，从而与相邻感官的争夺作斗争。按照这种观点，梦主要是视觉上的，因为这是唯一被黑暗不利的感觉。因此，只有视觉皮层才能保证内部产生的活动来保护其领土，因此是脆弱的。
在人类中，每隔90分钟的快速眼动（REM）睡眠就会使睡眠中断。这是大多数做梦的时候。 （尽管在非快速眼动睡眠中会发生某些形式的梦，但这类梦是抽象的，缺乏快速眼动梦的视觉生动性。）
REM睡眠是由一组专门的神经元触发的，这些神经元将活动直接泵入大脑的视觉皮层，即使我们闭上眼睛也能使我们体验到视觉。视觉皮层中的这种活动大概是为什么梦是绘画和电影的原因。 （引起梦境的回路还会使REM睡眠期间的肌肉瘫痪，从而使您的大脑可以模拟视觉体验而无需同时移动身体。）这些回路的解剖学精度表明，梦境睡眠在生物学上很重要，这种精确且通用没有重要功能的电路很少发展。
防御性激活理论对梦作了一些明确的预测。例如，由于大脑的柔韧性随着年龄的增长而降低，因此在整个REM中，花费在REM中的睡眠比例也应减少。事情就是这样：在人类中，REM占婴儿睡眠时间的一半，但在老年人中，这一比例稳定下降至约18％。随着大脑的灵活性下降，快速眼动睡眠似乎变得不必要。
当然，这种关系不足以证明防御激活理论。为了进行更深入的测试，我们将研究范围扩大到了人类以外的其他动物。防御性激活理论做出了一个具体的预测：动物的大脑越灵活，在睡眠过程中捍卫其视觉系统的REM睡眠就越多。为此，我们研究了25种灵长类动物的大脑在“出生前”相对“灵活”的程度。我们如何衡量呢？我们研究了每种物种的动物发育所需的时间。他们要花多长时间从母亲那里断奶？他们学会走路的速度有多快？多少年才能达到青春期？动物的发育越快，大脑的程序就越多（即灵活性越差）。
正如预测的那样，我们发现具有更灵活大脑的物种每晚都在REM睡眠中花费更多的时间。尽管乍一看这两个指标（大脑灵活性和REM睡眠）似乎无关，但实际上它们是相关的。
附带说明一下，我们观察到的两个灵长类动物是夜间活动的。但这并不能改变这一假设：每当动物睡觉时，无论是在晚上还是白天，视觉皮层都有被其他感觉取代的风险。夜间灵长类动物具有强烈的夜视能力，他们在寻找食物和避免被捕食时会整夜使用它们的视力。当他们随后在白天睡觉时，闭着眼睛不容许视觉输入，因此，其视觉皮层需要防御。
梦境电路从根本上来说非常重要，以至于即使在天生盲人中也能找到它。但是，那些天生盲人（或早年失明的人）在梦中没有视觉形象；取而代之的是，他们还有其他的感官体验，例如在重新布置的客厅里感觉自己的方式，或者听到奇怪的狗吠声。这是因为其他感官已经占据了它们的视觉皮层。换句话说，盲人和有视力的人在梦中都经历了大脑同一区域的活动。它们仅在此处处理的意义上有所不同。有趣的是，七岁以后失明的人比梦中失明的人拥有更多的视觉内容。这也与防御性激活理论相一致：随着年龄的增长，大脑变得越来越不灵活，因此，如果人们在老年时失明，非视觉感官就无法完全征服视觉皮层。
如果梦是由于缺乏视觉输入触发的视觉幻觉，那么我们可能会期望在醒着的时候慢慢失去视觉输入的人们中发现类似的视觉幻觉。实际上，这恰恰发生在眼部退化，患者被限制在储罐呼吸器中以及囚犯被单独监禁的人群中。在所有这些情况下，人们都会看到不存在的事物。
我们开发了防御激活理论来解释长时间处于黑暗状态下的视觉幻觉，但它可能代表了更笼统的原理：大脑已经进化出特定的电路来产生补偿剥夺时间的活动。这可能发生在以下几种情况中：剥夺是定期且可预测的（例如，在睡觉时做梦），感觉输入途径受到损害（例如耳鸣或幻肢综合症），以及剥夺是不可预测的（例如产生幻觉）时通过感官剥夺）。从这个意义上讲，剥夺期间的幻觉实际上可能是系统的特征，而不是错误。
现在，我们正在对整个动物界的各种物种进行系统的比较。到目前为止，证据令人鼓舞。一些哺乳动物天生未成熟，无法调节自己的温度，获取食物或捍卫自己（例如，小猫，幼犬和雪貂）。其他人则出生成熟，从子宫中拔出，牙齿，毛皮，睁开眼睛，并具有调节体温，在出生一小时内行走并能吃固体食物的能力（例如豚鼠，绵羊和长颈鹿）。不成熟的动物的REM睡眠比成年动物的REM睡眠多8倍。为什么？因为当新生儿的大脑高度灵活时，该系统在睡眠期间需要付出更多努力来保护视觉系统。
自交流之初起，梦想就困扰着哲学家，牧师和诗人。梦是什么意思？他们预示着未来吗？在最近的几十年中，作为该领域尚未解决的主要谜团之一，梦想被神经科学家所关注。它们是否具有更实用的功能目的？我们建议，至少部分存在梦觉睡眠，以防止其他感觉在不使用时接管大脑的视觉皮层。梦想是抵消过多灵活性的平衡。因此，尽管梦想一直以来都是歌曲和故事的主题，但它们可能被更好地理解为大脑可塑性和行星自转的奇特恋童。
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