1920年，在复活节周日的前夜，奥托·勒维（Otto Loewi）从睡梦中醒来，迷迷糊糊中似乎有一个重要的想法闪现出来。他把想法写在一张纸上，然后又睡了过去。当勒维再次醒来时，他发现自己潦草写成的东西难以辨识。但幸运的是，第二天晚上，他又梦到了这个想法。这是一个简单的实验设计，它最终证明了勒维很早就提出来的一个假说：神经细胞通过交换化学物质（或神经递质）进行交流。该假说得到证明后，勒维因此获得了1936年诺贝尔医学奖。
2018年平昌冬奥会会场，一名男子在打盹
近一个世纪之后，多项实验表明，睡眠能够促成创造性的问题解决方法。如今，卡迪夫大学的彭尼·刘易斯（Penny Lewis）以及她的两位同事将这些研究结果整理合并为一个新的理论，解释了为什么睡眠与创造力之间存在联系。具体来说，该理论解释了睡眠的两个主要阶段——快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠——是如何协同工作，来帮助我们发现已知事物之间尚未被认识的联系，同时能够为令人烦恼的问题找到创造性的解决方案。
当你刚刚入睡时，你会进入非快速眼动睡眠阶段。这个阶段包括了占据夜晚大部分时间的轻度睡眠，以及睡得更加深沉的慢波睡眠。在慢波睡眠期间，数以百万计的神经元会强烈地同时激发，就像细胞当中的希腊戏剧合唱团。“这是你在清醒状态下根本不会有的情况。”刘易斯说，“你处在深度睡眠状态，如果这时你被叫醒，你会很不高兴。”
在这个状态下，大脑会回放记忆。举例来说，小鼠在白天穿越迷宫时所激发的神经元，到了晚上睡眠时，会自发地激发，而且是以大致相同的顺序。这些回放有助于巩固和强化新形成的记忆，能够将其整合到现有的知识当中。但刘易斯解释说，这些回放还有助于大脑从具体事物中提取一般性概念。这一观点也得到了其他一些研究人员的支持。
“假设你回放的是生日派对的记忆。”刘易斯说，“它们涉及的都是礼物、蛋糕，也许还有气球。代表这些事物的脑区要比代表每场派对都有谁参加或其他特质的脑区活跃得多。”随着时间的推移，种种细节可能会从记忆中消失，但要点会被保留下来。“你也许就是通过这种方式，形成了对生日派对的概念。”（一些科学家认为，做梦是这个过程有意识的表现；它实际上就是你的大脑对记忆进行回放和转化。）
这个过程一直都在进行，但刘易斯认为，它在慢波睡眠期间尤其强烈，这是因为大脑的两个部位之间存在紧密联系。第一个部位是海马体，它是位于大脑中间、形似海马的脑区，负责记录有关事件和地点的记忆。第二个部位是大脑外层的新皮质，它负责存储有关事实、想法和概念的记忆。刘易斯的想法是，海马体会刺激新皮质回放主题之间相互关联的记忆，比如发生在同一个地方或一些细节相同的事情。这可以让新皮质更容易提取相同主题的记忆。
作为另一个睡眠阶段，快速眼动睡眠是非常不同的。在非快速眼动睡眠期间同步激发的神经元会逐渐失去“希腊戏剧合唱团”的那种秩序，新皮质的各个部位开始变得活跃，而且似乎是随机的。与此同时，一种叫做乙酰胆碱的化学物质——勒维在睡梦中获得灵感并成功确认的就是这种物质——开始充斥大脑，破坏海马体与新皮质之间的连接，使得两者都处于一种特别灵活的状态。在这种状态下，神经元之间的连接可以更容易形成、增强或是减弱。
刘易斯认为，这些特性能够让新皮质在不知不觉中寻找看似不相关概念之间的相似之处，比如行星围绕太阳旋转的方式，以及电子围绕原子核运动的方式。“假设你在解决一个问题，你被难住了。”她说，在快速眼动睡眠中，“新皮质会回放（那个问题）抽象的、简化的元素，但也会有其他东西被随机激活。然后，它会强化这些事物之间的共同点。当你第二天醒来时，那种稍稍的强化也许会让你以稍稍不同的方式去看待自己正在做的事情，而这有可能让你找到问题的答案。”
“这些想法中，有很多早已经被提出来了。”刘易斯说，“一些人认为，慢波睡眠对创造力很重要，另一些人则认为是快速眼动睡眠。我们说，两者都很重要。”基本上，非快速眼动睡眠负责提取概念，而快速眼动睡眠则负责把它们联系起来。
至关重要的是，它们是相辅相成的。每隔90分钟左右，睡眠中的大脑就会经历一个非快速眼动睡眠和快速眼动睡眠周期。在一整晚或几晚时间里，海马体和新皮质会多次同步和分离，而进行抽象和连接的顺序也会一再重复。“如果要进行类比，这就好像两位研究人员起初是一起研究相同的问题，然后分开来各自思考，最后再聚到一起共同研究。”刘易斯写道。
“这里显而易见的含义是，如果你正在解决一个棘手的问题，你应该让自己获得充足的睡眠。”她补充道，“尤其是当你试图解决的问题需要一些创造性思维的时候，最好不要操之过急。”
刘易斯的这个理论框架有一部分是基于坚实的数据，但另一些则是仍待验证的猜想。比如，现在并没有太多证据支持她的这一猜想：在非快速眼动睡眠阶段，海马体会刺激新皮质回放相关记忆。“我知道这里的步子迈得有点大。”刘易斯坦言，但她指出，一些研究已经发现，慢波睡眠能够提升人们识别共有概念的能力。在一项被广泛使用的实验中，受试者需要学习一份围绕着一个隐藏主题的单词列表，列表里的词语包括“夜晚、黑暗、煤炭”。如果他们之后睡了一觉，他们更有可能（错误地）记起自己也学到了那个主题词语——在这里就是“黑色”。然而，圣母大学的杰西卡·派恩（Jessica Payne）指出，在她进行的一项实验中，慢波睡眠起到了相反的效果。
尽管如此，撇开这些“小分歧”，派恩认为，刘易斯基本走在正确的轨道上，尤其是涉及快速眼动睡眠“以反常和创造性的方式”把概念性知识结合起来。她说，“我认为，总体的想法应该是正确的。”
在刘易斯看来，她的理论框架还存在另一个更麻烦的缺陷：有的人在被完全剥夺快速眼动睡眠后，却不会出现任何明显的精神问题。 比如，一名以色列男子在脑部受伤后，失去了快速眼动睡眠能力；“现在，他是一位工作高效的律师，而且还为当地报纸出谜语。”刘易斯说，“这对我们来说，肯定是一个值得研究的问题。”
“我确信（这个理论）不是百分之百正确。”她笑着说，“但我们刚刚拿到了一些对它提供有力支持的研究成果。”刘易斯的团队试图让睡眠状态中的受试者在慢波睡眠和快速眼动睡眠阶段回放记忆，然后，找出两种睡眠的不同效果。研究结果预计会在不久的将来公布。与此同时，该团队还在开发能够提升或抑制这两个睡眠阶段的方法，以此来研究这会如何影响人们解决问题的能力。这一切都是一项五年计划的内容之一，而他们才刚刚进入第一年。
刘易斯还在跟诺丁汉大学的马克·范罗苏姆（Mark van Rossum）合作研发一个人工智能（AI），他们想让这个AI模仿大脑在睡眠阶段的学习方式，其中“有一个进行抽象的阶段，还有一个把事物连接在一起的阶段”，她说。
“所以，你在研发一个会睡觉的AI？”我问她。
“是的。”她说。
我想知道，这个AI是否会梦到电子羊。（译注：美国作家菲利普·迪克曾著有科幻小说《仿生人会梦见电子羊吗？》）
文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/T1sSx3IBiuFnsJQVMDv5.html