文 | 陳根
人的一生中有一大部分時間都在睡眠中度過，睡眠是大腦和身體喚醒的自然循環狀態。其特徵在於：改變意識，降低對刺激的響應度和對自願運動的抑制。單一檢測無法檢測睡眠，一般由多個生理行為表徵來衡量，包括腦電圖（EEG）的客觀改變，肌電圖變化(EMG)或呼吸速率。
睡眠分為眼球快速運動（REM）睡眠（也叫做快速眼動睡眠或快動眼睡眠，具體表現為眼球快速運動並且發生夢境）以及與眼球快速運動睡眠恰好相反並且持續較長時間的非眼球快速運動（NREM）睡眠。此外，非眼球快速運動睡眠包含了深度睡眠（SWS），也稱慢波睡眠。其特徵在於同步腦電圖與慢波的存在,有時也會有增量波活動。
我們知道，睡眠與夢境有關，而夢的一個奇怪的定義因素是，在睡眠的這個重要階段，我們的腦波活動與醒着的大腦是如何相似的。正因為如此，研究人員很難單獨使用腦電圖（EEG）數據來確定受試者何時進入快速眼動睡眠階段。
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瞭解他們的專利在手術過程中處於什麼樣的無意識狀態。這項新的研究發表在《eLife》雜誌上。
事實上，一個多世紀以來，科學家們一直利用腦電圖來研究大腦的電活動。在幫助癲癇診斷的同時，腦電圖數據還提供了有意識和無意識狀態的有用信息，例如幫助醫生了解昏迷患者的大腦活動。
一般來説，腦電圖的測量可以確定一個人是清醒的，是處於深度睡眠狀態，還是處於麻醉狀態。然而，當我們進入快速眼動睡眠和做夢時，腦電圖數據會變得嘈雜，類似於清醒的大腦活動。
當然，其他的觀察數據可以很容易地表明一個人明顯在做夢而不是醒着，但是直到現在，研究人員還不能在做夢的腦電圖數據中找到一個模式，以提供一個客觀的神經生理學測量方法來區分REM睡眠和清醒喚醒活動。
而在研究中，研究人員在四個獨立的數據集中使用顱內和腦電圖記錄，並且證明電生理功率譜的1/f光譜斜率反映了神經活動的非振盪，無標度分量，描繪了異丙酚麻醉，NREM和REM睡眠。關鍵是，光譜斜率僅基於神經生理學腦狀態區分REM睡眠的覺醒。
這些新發現表明，在人類大腦的靜電中，存在着一種一種簡單的特徵，如果測量這個簡單的電信號，研究人員就可以精確地確定一個人正在經歷什麼樣的意識狀態——做夢、完全清醒、麻醉或深度睡眠。這種新型的腦電圖將可以幫助醫生更好地瞭解昏迷患者的不同意識程度。