研究人员惊讶地发现，在睡眠中，大脑对声音的反应在所有参数中都保持强大，除了一个参数:与听觉输入的注意力和相关期望相关的α - β波水平。这意味着，在睡眠期间，大脑分析听觉输入，但无法专注于声音或识别它，因此没有意识。

该研究由汉娜·哈亚特博士领导，Amit Marmelshtein博士做出了主要贡献，在医学院的Yuval Nir教授、Sagol神经科学学院和生物医学工程系的实验室，并由加州大学洛杉矶分校医学中心的Itzhak Fried教授共同监督。其他参与者包括:来自Nir教授团队的Aaron Krom博士和Yaniv Sela博士，以及来自特拉维夫Sourasky医疗中心(Ichilov)的Ido Strauss博士和Firas Fahoum博士。这篇论文发表在杂志上自然神经科学．

Nir教授说:“这项研究的独特之处在于，它建立在植入人类大脑深处的电极的罕见数据之上，实现了对大脑电活动的高分辨率监测，直到单个神经元的水平。出于可以理解的原因，电极不能仅仅为了科学研究而被植入到活着的人的大脑中。但在这项研究中，我们能够利用一种特殊的医疗程序，将电极植入癫痫患者的大脑，监测他们大脑不同部位的活动，以达到诊断和治疗的目的。这些患者自愿帮助检查大脑在清醒和睡眠时对听觉刺激的反应。”

研究人员在患者床边放置了发出各种声音的扬声器，并比较了来自植入电极的数据——大脑不同区域的神经活动和电波——在清醒和睡眠的不同阶段。研究小组总共收集了700多个神经元的数据，每个患者大约有50个神经元，历时8年。

哈亚特博士说:“在耳朵接收到声音后，信号在大脑中从一个站转发器到下一个站。直到最近，人们还认为，在睡眠中，这些信号一旦到达大脑皮层，就会迅速衰减。但观察电极的数据，我们惊讶地发现大脑在睡眠时的反应比我们预期的要强烈和丰富得多。此外，这种强烈的反应扩散到大脑皮层的许多区域。大脑在睡眠时的反应强度与在清醒时观察到的反应强度相似，除了一个特殊特征外，其余所有特征都有显著差异:α - β波的活动水平。”

研究人员解释说，α - β波(10-30Hz)与注意力和期望过程有关，这些过程是由大脑高级区域的反馈控制的。当信号从感觉器官“自下而上”传递到更高的区域时，“自上而下”的运动也会发生:更高的区域依赖于大脑中积累的先验信息，充当向导，向下发送信号指示感觉区域关注哪些输入，哪些应该忽略，等等。因此，例如，当耳朵接收到某种声音时，高级区域可以分辨出它是新的还是熟悉的，以及它是否值得注意。这种大脑活动表现为α - β波的抑制，事实上，之前的研究表明，在休息和麻醉状态下，这种波的水平很高。根据目前的研究，α - β波的强度是大脑在清醒和睡眠状态下对听觉输入的反应的主要区别。

尼尔教授总结道:“我们的发现在这个特定的实验之外具有广泛的意义。首先，它们为解开一个古老而迷人的谜题提供了重要的钥匙:意识的秘密是什么?“x因素”是什么?它是意识所特有的大脑活动，让我们在清醒时意识到周围发生的事情，在睡觉时又消失了?在这项研究中，我们发现了一个新的线索，在未来的研究中，我们打算进一步探索导致这种差异的机制。

“此外，在确定了意识状态和无意识状态之间的一种特定的大脑特征后，我们现在有了一种独特的定量测量方法——这是第一个这样的方法——来评估一个人对传入声音的意识。我们希望，在未来，随着α - β脑电波测量技术的改进，以及脑电图等非侵入性监测方法，将有可能准确评估一个人在各种情况下的意识状态:验证患者在整个手术过程中保持无意识，监测痴呆症患者的意识，或者确定一个所谓的昏迷的人，无法交流，是否真的意识不到他/她的周围。在这种情况下，对声音做出反应的低水平α - β波可能表明，一个被认为是无意识的人实际上可能感知并理解他周围所说的话。我们希望，我们的研究结果将成为开发有效的新方法的基础，以衡量那些据称处于各种无意识状态的人的意识水平。”

故事来源:

提供的材料特拉维夫大学．注意:内容可以根据风格和长度进行编辑。

期刊引用：

1. Hanna Hayat, Amit Marmelshtein, Aaron J. Krom, Yaniv Sela, Ariel Tankus, Ido Strauss, Firas Fahoum, Itzhak Fried, Yuval Nir。神经反馈信号减弱，尽管在人睡眠时神经元和伽马听觉反应强健．自然神经科学, 2022;DOI:10.1038 / s41593 - 022 - 01107 - 4