研究开发新型脑电图，可识别睡眠状态

文/陈根

人的一生中有一大部分时间都在睡眠中度过，睡眠是大脑和身体唤醒的自然循环状态。其特征在于：改变意识，降低对刺激的响应度和对自愿运动的抑制。单一检测无法检测睡眠，一般由多个生理行为表征来衡量，包括脑电图（EEG）的客观改变，肌电图变化(EMG)或呼吸速率。

睡眠分为眼球快速运动（REM）睡眠（也叫做快速眼动睡眠或快动眼睡眠，具体表现为眼球快速运动并且发生梦境）以及与眼球快速运动睡眠恰好相反并且持续较长时间的非眼球快速运动（NREM）睡眠。此外，非眼球快速运动睡眠包含了深度睡眠（SWS），也称慢波睡眠。其特征在于同步脑电图与慢波的存在,有时也会有增量波活动。

我们知道，睡眠与梦境有关，而梦的一个奇怪的定义因素是，在睡眠的这个重要阶段，我们的脑波活动与醒着的大脑是如何相似的。正因为如此，研究人员很难单独使用脑电图（EEG）数据来确定受试者何时进入快速眼动睡眠阶段。

现在，一项新研究首次确定了一种新型的脑电图特征，可以识别受试者何时处于REM睡眠阶段。这项国际研究由加州大学伯克利分校的科学家领导，最初源于一个麻醉师团队希望更好地了解他们的专利在手术过程中处于什么样的无意识状态。这项新的研究发表在《eLife》杂志上。

事实上，一个多世纪以来，科学家们一直利用脑电图来研究大脑的电活动。在帮助癫痫诊断的同时，脑电图数据还提供了有意识和无意识状态的有用信息，例如帮助医生了解昏迷患者的大脑活动。

一般来说，脑电图的测量可以确定一个人是清醒的，是处于深度睡眠状态，还是处于麻醉状态。然而，当我们进入快速眼动睡眠和做梦时，脑电图数据会变得嘈杂，类似于清醒的大脑活动。

当然，其他的观察数据可以很容易地表明一个人明显在做梦而不是醒着，但是直到现在，研究人员还不能在做梦的脑电图数据中找到一个模式，以提供一个客观的神经生理学测量方法来区分REM睡眠和清醒唤醒活动。

而在研究中，研究人员在四个独立的数据集中使用颅内和脑电图记录，并且证明电生理功率谱的1/f光谱斜率反映了神经活动的非振荡，无标度分量，描绘了异丙酚麻醉，NREM和REM睡眠。关键是，光谱斜率仅基于神经生理学脑状态区分REM睡眠的觉醒。

这些新发现表明，在人类大脑的静电中，存在着一种一种简单的特征，如果测量这个简单的电信号，研究人员就可以精确地确定一个人正在经历什么样的意识状态——做梦、完全清醒、麻醉或深度睡眠。这种新型的脑电图将可以帮助医生更好地了解昏迷患者的不同意识程度。