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Nov. 15 2022

動物也會做夢,本文介紹我們知道的知識

  • 一隻黃金獵犬躺在智利阿他加馬沙漠的月亮谷休息。PHOTOGRAPH BY ALEX SABERI, NAT GEO IMAGE COLLECTION

    一隻黃金獵犬躺在智利阿他加馬沙漠的月亮谷休息。PHOTOGRAPH BY ALEX SABERI, NAT GEO IMAGE COLLECTION

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老鼠會練習通過迷宮、貓會在腦中預想未來的狩獵──科學家對動物做夢的了解更甚以往。

如果你見過一隻狗打盹,或許曾猜想動物是否會做夢。

這是個很複雜的問題。我們還不知道到底為什麼人類會做夢,或為什麼夢可能很重要。研究動物的夢又更困難;狗無法告訴我們為什麼牠們在打瞌睡時會發出哀鳴或做出奔跑的動作。

依照人們對動物做夢的定義,動物的夢可能產生有趣的影響。

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在舊金山州立大學研究科學哲學的大衛.佩納-古斯曼(David M. Peña-Guzmán)說:「我認為做夢讓我們將多種認知能力延伸到動物,包括情緒、記憶,甚至想像力。」他最近出版的著作是《動物做夢時:動物意識的隱密世界》(When Animals Dream: The Hidden World of Animal Consciousness)。

我們知道靈長類有情緒,但蜘蛛呢?最近一項研究顯示,蜘蛛可能有類似快速動眼期(REM)的睡眠,甚至是有視覺的夢。蜘蛛會做夢的想法聽起來很古怪,但或許是真的。

「我們認為夢是一種虛構的敘事,帶有瘋狂又生動的成分。」麻省理工學院的神經生物學家馬修.威爾森(Matthew Wilson)說:「但是當我們研究動物的夢時,我們只是在努力了解睡眠期間會發生什麼可能影響學習、記憶、行為的事。」

貓會夢到什麼

家貓是夢境研究的第一批受試動物。睡眠研究的先驅米歇爾.朱維特(Michel Jouvet)在1960年代發現貓做夢的證據,當時他觀察到貓在睡眠時的動作會大幅改變。

在REM睡眠期間,儘管控制夢境的心理活動很劇烈,但人體肌肉不會有太大的動作。無論我們的夢看起來有多真實,這種肌肉鬆弛的狀態都能確保身體不會隨著夢境做出動作。朱維特發現,在貓身上,稱為橋腦的腦幹部位似乎負責調節REM睡眠,並造成部分癱瘓。

不過,朱維特透過切除部分橋腦,使貓的行為劇烈改變。隨著牠們的腦進入REM深度睡眠,這些貓開始做出如同清醒時的動作,包括狩獵、跳躍、理毛,以及積極抵禦我們看不見的威脅。

朱維特將REM睡眠期稱為矛盾睡眠(paradoxical sleep),因為在這個時期,身體會保持不動,但腦部維持極度活躍的狀態。他的研究發現讓我們能夠了解貓的腦部在睡眠時發生什麼變化。

佩納-古斯曼說:「貓做出的行為很容易解讀為與清醒時類似的經驗。」

老鼠會回想起走迷宮的記憶

研究顯示,老鼠在白天走迷宮之後,可以在睡著時重新走過相同路徑。老鼠清醒時,海馬迴(負責生成和儲存記憶的大腦部位)會記得通過迷宮的神經元模型。然後在睡眠時,腦部會重現相同模型,這表示老鼠會再次記住或再次學習迷宮路線。

這項於2001年發表的研究結果是最先顯示動物具有複雜夢境的研究之一。麻省理工學院的神經生物學家威爾森是研究的共同作者,他說這只是個開始。

「我們做的其他研究顯示,過去經驗的記憶在睡眠時再次顯現的方式,或許類似於夢境經歷的生成機制。」

老鼠腦部研究顯示,迷宮的記憶在睡眠期間顯現時,伴隨記憶的視覺圖像也會重新活化,這代表睡著的老鼠會看到清醒時曾在迷宮中看到的東西。研究也發現,老鼠在REM睡眠期間重新走迷宮時,聽覺區域甚至情緒區域同樣會再度活化。

「很多證據顯示,睡眠期間會重新經歷清醒狀態下發生的許多事情。」威爾森說:「如果我們想要把這種現象稱為夢,那我完全可以接受這種說法。有趣的是,如果真是如此,這代表的意義是什麼呢?」

斑胸草雀會記住歌曲

儘管斑胸草雀以抒情演唱而聞名,但牠們不是天生的歌手。牠們必須透過聆聽、練習來學習,或許還會透過做夢來學習。

研究人員在2000年發現,斑胸草雀唱歌(科學家可以完全重現歌曲的每個音符)時,前腦神經元會以特殊的模式活化。斑胸草雀睡覺時,腦部會再次產生相同模式,複製當天聽到及鳴唱的歌,這表示牠們會在睡眠時記憶歌曲和練習唱歌。

該研究的作者猜測,這種鳴禽會夢到唱歌。正在做夢的鳥會重溫清醒時的經驗嗎?或者唱歌的夢更像是在沒有意識覺察時運行的演算法呢?科學家可能快要找到答案了。

經過20年的深入研究,斑胸草雀是第一種證實其睡眠結構與人相似的非哺乳動物,牠們的睡眠結構也包含REM睡眠。更近期的研究顯示,斑胸草雀也會活動聲帶肌來對應腦中出現的音樂,而且研究人員可以讓這種鳥唱出在牠們睡著時播放的歌。

睡著的斑胸草雀也會改編歌曲,這代表牠們在清醒時收集感覺資訊,然後在類似做夢的狀態下即興表演新的歌曲版本來促進學習,藉此產生可適應環境的變化。

跟魚一起深度睡眠

史丹佛的神經生物學家菲利浦.穆朗恩(Philippe Mourrain)表示,斑馬魚也有類似REM的睡眠。這種魚在睡覺時會放鬆肌肉張力、出現不規律的心跳,而且會顯示看起來像清醒狀態的腦部活動。牠們有一個與人類差異很大的特徵,就是不會轉動眼睛,不過還有其他動物也有類似特徵。(而且牠們缺乏眼瞼,所以也不會閉眼。)

這項發現顯示,REM睡眠──亦即發生大多數夢境的狀態──可能是在至少4億5000萬年前演化出來,比陸生動物和水生動物出現演化分歧的時間還要早。

「20年前,人們會跟我說魚根本不睡覺。」穆朗恩說:「現在我們發現……從昆蟲到蜘蛛和脊椎動物都保有這些行為特徵。而且在REM睡眠時,我們無法控制最重要的調節系統。如果這種特徵不重要,演化就不會保留這麼脆弱的狀態。」

但為什麼做夢很重要呢?在演化過程中保留REM睡眠,是否代表連魚都有可能做夢?

這取決於我們對做夢的定義。穆朗恩認為,做夢的最佳定義就是突觸重組,換句話說就是重設神經連結,透過記憶鞏固和認知最佳化等程序,使神經系統準備好應對未來一整天。

他說:「如果動物真的會做夢,我也不會意外,而且我覺得我們最終可以用科學的方法證明這件事。」

「動物在白天時做了某件事,然後牠們的腦會重新播放、整合這件事,並與其他經驗混合在一起。我們人類不是唯一一種能夠記憶和學習的動物。」

 

延伸閱讀:為什麼這種毛茸茸的雄性哺乳類會以類人的節奏唱歌? 看看有史以來記錄到的最大群長鬚鯨進食狂潮! 

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