睡觉和创造力还有关系?最新理论就是这样说的

投稿人: alex    

网易科技讯 5月19日消息,据大西洋月刊报道,1920年复活节前的那个晚上,奥托·洛维(Otto Loewi)从睡眠中醒来,他似乎产生了一个非常重要的想法。他把它记在纸上,很快就又睡着了。当他再次醒来时,发现自己写的潦草字迹难以辨认。但幸运的是,第二天晚上,这个想法又回来了。这是个简单实验的设计,最终证明了洛维长期思考的假设,即神经细胞通过交换化学物质或神经递质进行交流。这一想法得到证实,帮助他在1936年获得了诺贝尔医学奖。

睡觉和创造力还有关系?最新理论就是这样说的图:在2018年平昌冬季奥运会上,这名男子正在成排的亮蓝色椅子上打盹

在洛维改变命运的小睡过去近一个世纪后,许多实验已经证明,睡眠可以促使人们以创造性的解决问题。现在,来自卡迪夫大学的彭妮·刘易斯(Penny Lewis)及其两位同事将这些发现整理成新的理论,解释了睡眠和创造力之间的联系。具体来说,他们的理论解释了睡眠的两个主要阶段——快速眼动睡眠(REM)和非快速眼动睡眠,如何共同帮助我们发现已经知道的东西之间未被识别的联系,并发现解决问题的现成解决方案。

当你开始入睡时,首先会进入非快速眼动睡眠阶段,它包括了夜间大部分时间的轻度睡眠,以及被称为慢波睡眠(SWS)的深度睡眠。在后者中,数以百万计的神经元同时被剧烈地“点燃”,就像在细胞中举行大合唱。刘易斯说:“这是你在清醒状态下绝对看不到的东西。你正处于一种深层的生理状态,如果被叫醒你会感到十分不高兴。”

在这种状态下,大脑会回放记忆。举例来说,当老鼠白天在迷宫中奔跑时,同样的神经元会自发地在夜间睡眠时被以同样的顺序点燃。这些“重述”有助于巩固和加强新形成的记忆,并将它们融入现有的知识中。但刘易斯说,它们也能帮助大脑从特定的细节中提取共性信息,从而促使大脑更加活跃。

刘易斯解释称:“比如你重放生日派对的记忆,它们可能都包括礼物、蛋糕和气球。代表这些事物的大脑区域将会更加活跃,远超代表其他聚会或活动的大脑区域。随着时间的推移,细节可能会从记忆中消失,但主旨依然存在。这就是你如何形成有关生日聚会记忆的方式。”但有些科学家认为,做梦是这个过程的有意识表现,实际上是你的大脑在回放和改变它自己的记忆。

这个过程始终都在进行,但刘易斯认为,由于大脑两个部分之间的紧密连接,它在SWS睡眠期间特别强烈。第一部分是“海马”,它是大脑中部的海马状区域,能捕捉到有关事件和地点的记忆。第二部分是大脑皮层,即大脑的外层,它是存储事实、想法和概念的地方。刘易斯的想法是,海马体将新大脑皮层推入记忆中,这些记忆都与主题相关,也就是在同一个地方发生的,或者分享一些其他的细节。这使得新大脑皮层更容易提取出共同的主题。

而在快速眼动睡眠阶段,大脑活动是完全不同的。在非快速眼动睡眠期间,神经元中的合唱被同步到嘈杂声音中,因为新大脑皮层的各个部分都被激活,这似乎是随机的。与此同时,名为乙酰胆碱的化学物质(即洛维在其睡眠激发试验中识别出的化学物质)淹没了大脑,破坏了海马和大脑皮质之间的联系,并将两者都置于特别灵活的状态。在此期间,神经元之间的连接更容易形成、加强或减弱。

刘易斯认为,这些特质让新大脑皮层能够无意识地寻找看起来不相关的概念之间的相似之处,比如行星围绕太阳旋转与电子绕原子核旋转的方式。她说:“假设你正在解决一个问题,但却被难住了。在快速眼动睡眠中,新大脑皮层会重放抽象的、简化的问题元素,还有其他随机被激活的东西。然后它会加强这些东西之间的共性。当你第二天醒来的时候,这种轻微的强化可能会让你发现,你正在以一种稍微不同的方式工作。这也许能帮你解决这个问题。”

刘易斯说:“这些想法中,有很多已经被人发现。有些人认为慢波睡眠对创造力很重要,其他人则认为快速眼动更重要。而我们要说,这两者都对提高创造力至关重要。”从本质上说,非快速眼动睡眠提取概念,而快速眼动睡眠则连接它们。至关重要的是,它们需要彼此。

睡眠的大脑每90分钟就会经历一次非快速眼动和快速眼动睡眠周期。在一夜或几夜中,海马体和新大脑皮层不断地同步和分离,而抽象和连接的顺序也会重复。刘易斯写道:“我们可以使用这样的类比,两名研究人员最初共同研究同一个问题,然后分开,各自独立思考,然后再回来继续深入研究。这表明,如果你正在处理一个难题,那么你需要有足够的睡眠时间。特别是如果你想做些需要跳出框框思考的事情,也许不要在太过匆忙中急着动手。”

刘易斯等人的部分理论内容有强大的数据支持,但其他部分仍然是需要验证的猜测。例如,没有足够的证据支持刘易斯的直觉,即海马体在非快速眼动睡眠期间刺激大脑皮层,以促使其对相关记忆进行重放。

她承认:“我意识到这有点儿夸张,但在有些研究中,慢波睡眠提高了识别共同概念的能力。在一个被广泛使用的例子中,人们必须围绕一个看不见的主题学会多个词汇,比如夜晚、黑暗(dark)以及煤炭等。如果他们事后睡觉,更有可能(错误地)记住他们也学过这个主题词汇。在这种情况下,黑暗就会变成‘黑色’(black)。”然而,圣母大学的杰西卡·佩恩(Jessica Payne)指出,在她的实验中,慢波睡眠产生了相反的效果。

尽管如此,除了“小分歧”之外,佩恩认为刘易斯的理论基本上正确,特别是当它涉及到快速眼动睡眠的作用时,即“以一种荒谬而富有创造性的方式”将概念性知识结合起来。她说:“我认为总体想法是正确的。”

刘易斯的研究框架还有一个弱点,那就是她发现更令人不安的问题:人们完全被剥夺了快速眼动睡眠后,却没有出现明显的精神问题。举例来说,一名以色列男子在脑部受伤后失去了快速眼动睡眠状态。刘易斯说:“他是一位高效的律师,他为当地报纸写字谜。这对我们来说确实是个问题。我知道自己的理论不是百分之百正确,但我们得到了强有力的支持。”

刘易斯的研究小组试图让睡眠志愿者在慢波睡眠和快速眼动睡眠中重放记忆,并在每个人身上发现了不同的效果。这些结果应该会在近期发表。与此同时,研究小组还在研究促进或抑制两个睡眠阶段的方法,以了解它们是如何影响人们解决问题的能力的。这都是刘易斯五年研究计划的一部分,而他们的研究刚刚进行了第一年。

刘易斯还与来自诺丁汉大学的马克·范·罗斯森(Mark van Rossum)合作,致力于开发一种人工智能(AI),让它以睡眠大脑的方式来学习。刘易斯说:“我们在研发睡觉的人工智能,我想知道它是否会梦见电子羊。”