解析睡與醒的意識變化、窺見睡眠大腦網路之奧秘-生命科學

人們對於睡眠的好奇，源自每人每天都會在有意識的清醒與無意識的睡眠之間進行意識狀態改變。

在睡眠醫學即將邁入七十年歷史的現在，睡眠醫學仍然存在著一些未解之謎， ... 跳到主要內容區塊 生命科學 人文社會 工程技術 自然科學 電子報 解析睡與醒的意識變化、窺見睡眠大腦網路之奧秘 :::首頁/生命科學/解析睡與醒的意識變化、窺見睡眠大腦網路之奧秘 作者吳昌衛 簡介吳昌衛博士是臺北醫學大學心智意識與腦科學研究所的副教授。

吳副教授研究專長於腦波儀（EEG）與功能性磁振造影（fMRI）的同步擷取技術，並應用於研究睡眠神經影像和情緒調節之研究，其全球研究合作涉及多個臨床領域，如睡眠障礙，腦血管疾病和正念減壓。

單位臺北醫學大學 標籤 睡眠 清醒 失眠 意識 大腦 神經影像 腦波儀 功能性磁振造影 分享文章 基於國際授權條款4.0，您可免費分享此篇文章 生命科學 圖文 2020年06月21日 　　人們對於睡眠的好奇，源自每人每天都會在有意識的清醒與無意識的睡眠之間進行意識狀態改變。

在睡眠醫學即將邁入七十年歷史的現在，睡眠醫學仍然存在著一些未解之謎，例如為什麼總是有人無法正常入睡？為什麼早上剛醒來會感到頭暈，一陣子之後才精神奕奕？面對這些難以回答的問題，最新的睡眠神經影像技術或許可為人類睡眠的主觀感知提供答案。

根據神經科學對於大腦功能的理解，我們團隊研究發現了人類大腦在功能轉換上存在不同步現象，此現象也許可解釋上述睡眠主觀問題。

為了進一步解釋更深奧的夢境內容與提升睡眠品質，鼓勵新進年輕研究人員未來投入睡眠神經影像研究，期待透過團隊努力得以在睡眠意識轉換的過程當中，瞥見新奇有趣的腦科學奧秘。

　　「睡眠是暫時的死亡，死亡是永久的睡眠；每天都將是你的生日，因為你已由睡眠重生了。

」──伊斯蘭諺語 　　誰都不能避免每天晚上疲倦地陷入無意識的世界，也不能避免每日早晨重拾清明回到現實。

為何人們每晚都必須經歷神秘的夢鄉？為了回答這個問題，過去70年裡神經科學家致力於使用不同的先進技術研究睡眠，例如基因表現、電生理、多通道生理量測（PSG）和正子造影（PET）等。

通過一系列的動物和人類睡眠研究，逐漸了解睡眠是為了恢復必要的分子生理並塑造嶄新的認知與情緒。

這些客觀的睡眠科學發現開展了睡眠醫學的新興領域。

　　然而，人類睡眠的謎團尚未得到充分解答，諸如夢境經歷的內容、夢遊的起源以及睡眠中無意識的必要性──這些問題因為涉及了睡眠者的主觀感知仍尚未解決。

為了將客觀科學與主觀感知聯繫起來，我們嘗試使用腦電波(EEG)與功能磁共振成像（fMRI）同時擷取的新技術，此技術具繪製具特定認知功能之多個大腦網絡的能力。

自2008年以來，這種神經影像技術揭示了大腦網絡會在深度睡眠中停止交流，可解釋對於睡眠的主觀感受。

例如：大腦預設網絡（DMN）的功能連結在深度睡眠中會減弱，這與睡眠過程中的無意識感覺有關（在麻醉、昏迷和植物狀態下會觀察到相同的現象）。

因此，我們假設觀察睡眠大腦網絡的功能變化將能揭開睡眠主觀意識的神秘面紗。

　　為了實現該目標，研究團隊於2009年起建立EEG和fMRI的同時量測技術，要求實驗參與者在午夜後睡於MRI儀器內，並使用EEG進行睡眠分期判讀與進行fMRI大腦影像掃描。

我們過往的研究曾試圖運用睡眠中的大腦重組來解釋睡眠中的主觀感知，並回答部分難以解答的睡眠問題，如「主觀失眠」──當患者主觀報告無法入睡的失眠狀況，但在睡眠中心進行PSG量測後卻發現其睡眠結構一切正常，這種問題是否源於大腦的功能變化？相較於正常人入睡期間整體大腦都變得不活躍，我們發現主觀失眠狀態有可能是因為睡眠期間「額葉皮質仍處於高度活化的狀態」。

換句話說，當後半腦如預期地進入睡眠狀態的時候，前額葉卻保持如同清醒狀態的活躍，以致於失眠者會反映有主觀失眠的現象。

這樣的現象雖然看來不可思議，其實大腦網絡在睡與醒的過渡中時常產生變化不一致的現象，尤其是每天早晨從睡眠中醒來的時候。

各位每天早上在床上睜開眼睛時，是否能立即感到精神煥發？一般來說，睡醒後隨即出現的主觀體驗應該是頭暈、迷失方向和運動功能不足等認知下降狀態，在醒後持續約30分鐘才感到神清氣爽，這段時間稱為「睡眠慣性」。

我們發現，與入睡前的清醒狀態相比，在睡眠慣性期間，與意識相關的DMN網絡功能連結已完全恢復；然而感覺運動網絡的連結(控制身體感覺和運動)仍然處於左右腦不溝通的狀態。

這意味著大腦中各網絡在醒來後是以不同的速度恢復。

因此，我們建議將主觀感知與客觀大腦測量聯繫起來才能全面了解人腦的睡眠功能，以解開主觀感知與客觀量測不符的問題。

此外，這些發現也提供了從認知領域解釋如夢遊、嗜睡症和慢性睡眠剝奪等睡眠障礙的途徑。

例如，如果不同大腦網絡存在運作不同步的現象，則當意識相關的DMN缺乏連接(無意識)，感覺運動網絡卻意外開啟時，就可能導致夢遊（與睡眠慣性相反的情況）。

　　整體而言，睡眠神經影像學是睡眠醫學中冉冉升起的新興研究領域，對於健康老化、臨床神經/精神疾病和意識探索尤為重要。

可以預見在不久的將來，整合睡眠神經影像與神經回饋的研究將能開始嘗試改善人們的睡眠品質；而近期，神經科學家亦結合睡眠神經影像與深度學習來重現人腦的夢境內容，這些聽來神奇的研究皆是源自睡眠神經影像。

在此，筆者也希望鼓勵未來的年輕學者在這新興領域大膽夢想、發掘主客觀不一致的來源且深入研究意識改變的大腦機制，貢獻於當今蓬勃發展的睡眠神經科學，並解決全球人口老化中的睡眠失調問題。

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