八月的帝都，似乎已经告别了桑拿模式。 虽然中午阳光之下仍然烧烤，只要太阳落山，温度就会迅速下降，如果再有点小风，就如同吹着空调， 令人十分惬意。 如此天气，睡的也比其他季节多些。想起之前心理学系列里面有个欠账，就是有关梦的话题，今天借机写一篇。有关梦的理解，因为事关对大脑思维模式的研究，还在不断进展中，至今不能说有结论。 今后有什么新的理解或者纠正， 可以再谈。
要说梦， 先得说睡眠。 睡觉这件事情看起来是如此的简单和平凡，如果不是因为失眠或者做噩梦，日常生活中基本不会想起它。然而只要原因粗粗思考过，一个高等生物居然有很长时间失去意识，失去对自己行为的控制， 当然也失去防卫能力。付出了如此之高的代价， 必然是因为要换取什么， 才能被自然选择出来。
请注意， 这里对睡眠的定义，是部分丧失行为控制， 反应下降，肌肉放松的特定状态。 严格意义下只针对鸟和哺乳动物这类高等生物。 爬行动物，鱼类，甚至昆虫，比如说苍蝇，都有活跃状态和深度休息状态转换的周期。但是因为神经系统相对简单，也不会涉及到做梦，不在讨论之列。
为什么高等动物包括人要睡觉？很不幸，这个问题至今没有被广泛接受的结论。从苍蝇之类的低等生物也会有类似睡觉的休息周期来看，一种看法是认为这是生物为了节约能量消耗的所进化出的一个周期机制。 生物活跃一阵之后进入一个休息态，通常也伴有体温降低，可以降低不必要的新陈代谢消耗。同时集中收集代谢废物，恢复平衡，能够帮助在活跃时提升运转效率。 高等生物因为这个周期的存在， 给休息的状态赋予了更多的内容。 特别是对于人， 睡觉明显和人的意识活动特别是记忆有紧密的关系。
如同数学上如果找不到构造证明可以使用反证法类似， 研究睡眠对动物和人的作用如果没法正面推演，也可以采用反证法，剥夺睡眠，看看会发生什么。一个著名的剥夺睡眠实验是1989年对老鼠做的。 如图所示，两只老鼠对照，监控老鼠的脑电，一旦发现其中一只要睡觉，就让转轮转动，强迫老鼠走动。结果是一开始老鼠吃得越来越多,体重却越来越轻（能量消耗加大），随后开始体温紊乱, 最后就死了(对照老鼠还活着). 这样这个实验就说明睡眠的功能应该包括: 减少能量代谢, 维持体温平衡等功效。
与老鼠实验类似，也可以通过睡眠剥夺实验来研究人，不过对人显然不能象对老鼠这么过火。如果让人不睡觉或者少睡觉，能观察到的有注意力下降，记忆衰退，情绪失控甚至免疫力大幅下降导致生病等现象，这跟老鼠是类似的。
但同时人的问题又比老鼠复杂多了。 日常生活中不同人所需要的睡眠时间就不一样。有些人睡的很少。 甚至有完全不睡觉的人，2006年有报告，一个出生在1942年的越南人Thai Ngoc， 31岁时因为一场发烧，到报道时为止33年没有睡觉。 在美国海军睡眠实验室曾经做过的剥夺睡眠实验里， 1964年一个17岁的高中生Randy Gardner曾经连续11天完全清醒，这段时间内，他只是偶尔恶心，记忆失误。实验结束后， Randy连续睡了14个小时就恢复了正常。 后来的剥夺睡眠发现，这些长期保持清醒的人会有短至数秒种的入睡状态，而本人完全没有记忆， 如果研究者不注意也会忽略。
睡眠看起来是有必要， 但需要睡那么多吗？一些最新的研究里， 比如Jeff Lliff 2014年的TED演讲里说， 大脑是个高耗能的器官以相当2%全身体重的重量， 却要消耗全身能量的20~30%。大脑所需营养靠血液输送，而代谢废物则收集在脑脊髓液里， 可以想象这是一个大水池，收集各种废物最后随着淋巴系统和静脉流掉。 研究证明，睡眠就好比拧开阀门加速排泄废物。睡觉是脑内神经细胞的间隙更大，加速脑脊髓液流动，就好比给神经细胞洗个澡，把脏东西都洗掉。洗澡要洗干净需要时间，这个时间正好是8小时。
粗粗梳理了一下睡眠， 就可以说到梦了。人们关注梦的原因之一是因为其中包含有非常激动人心的部分：创造和灵感。历史上很多名人回忆和口述史里都说曾经做出的科学发现和艺术创作是在梦里完成的。其中最著名的是发现苯环结构的德国化学家柯库勒Kekule声称梦到的衔尾蛇。类似的名人故事还有，英国诗人柯立芝的诗作忽必烈，俄罗斯作曲家斯特拉文斯基的八电奏作品，保罗麦卡特尼的yesterday曲调等等。 达利以梦为主题的一系列绘画更是把梦作为20世纪象征艺术的标志物之一。
为什么做梦会产生灵感， 一种解释是和大脑在做梦时的状态相关， 做梦时大脑并不是整体在休息。在做梦阶段，也就是快速眼动阶段REM（rapid eye movement） 与记忆形成相关的部位，海马回和关联的新皮层都相当的活跃。在这个时候，传统的意识决策区在休息，正因为没有意识区的控制和引导，反倒容易形成一些“弱”联结。这些弱联结可能大部分是天马行空不靠谱的胡思乱想，而其中也许包含着一星半点真金，如果能留存下来， 就就是所谓灵感。换句话说， 清醒状态下意识和思维加工过程是深度导向逻辑和推理的， 而做梦时大体上是在一个宽度导向的状态， 更容易产生所谓创造和创新。灵感本质上还是试错和筛选，如果没有平时的积累，和正确的思维结构， 光凭碰运气，那概率可以低到没有。 更进一步， 就算有了灵感，也要经过深度加工才能成为作品。没有这个加工的能力， 普通人靠随机游走能做出伟大创作的可能性为零。
回到对梦的解释上， 历史上有各种不同的看法，最早期的神秘主义，宗教，和今天大部分将信将疑的，都是把梦解释为预期，未来即将发生事情的预兆。在很多宗教的早期阶段里，梦是沟通神灵的主要渠道之一。比如圣经旧约里就提到过很多梦，其中最著名的就是雅各的7头牛对应丰年和荒年的梦了。在基督教较晚期，对梦的态度曾经有180度转变，比如中世纪的宗教法庭和新教改革的马丁路德都认为梦是魔鬼的诱惑，代表罪恶，因为凡人的梦不应该代表上帝的预示，这样岂不是抢夺了教会的权力。
与之相对的，自古就有朴素的哲学思想。比如在亚里士多德看来，梦是身体状况的反应，医生可以根据梦来诊断疾病。古罗马人阿提米德罗的大作“详梦术”中，也主张做梦者的职业，社会地位，健康状态都对梦有所影响。
文艺复兴之后的欧洲，研究过梦的著名人物包括号称研究过三千个梦的法国医生毛利（Ailed Maury）和最早提出解释态度的费雪（Johann Fichte）和他的追随着谢林（Friedrich Schelling）等人。直到弗洛伊德大夫的梦的解析，可以说是奠定了当代科学释梦的基础。 有关弗洛伊德大夫的观点，在心理学系列里曾经写过，就不在重复了。 需要特别说明的是， 弗大夫可能因为所处的环境，固执的把一切关联到性，或者力比多，今天已经很少有人这么理解。
弗大夫的学生，后来因为观点相作和他分道扬镳的荣格，提出的观点更为今天大多数学者接受。在荣格看来， 梦不是性，或者只是性或者隐藏欲望的表达。梦是内心深度的深沉愿望或者渴望，或者说是潜意识野心的暴露。 也是自我传达给自我的重要信息。荣格于弗大夫不同之处，除了指出非单一来源之外，还有所谓集体潜意识，也就是文化直至全人类在个体内心深处留有的共同象征。 荣格之后的大多数心理学家都认为，梦不过是生活的另一面，是在记忆形成和丢弃过程中外溢的经验和情绪。格式塔学派则认为梦是代表心中愿望的若干元素结合而成的一种结构。
对于不同的理解，心理学家乌尔曼（Montague Ullman）曾经有个很好的比喻：弗洛伊德的方法好像是蒸汽壶，荣格则是旋转的镜子， 格式塔学派则是填补坑洞的人。
既然梦是反应内心的窗口。适度研究一下梦，应当可以提升对自我的认知。有很多常见的梦，特别是重复出现的梦， 能够很好的揭示人的内心状态。甚至做梦的本人并没有自觉意识到。 比如人在面临压力和重大决策事，经常会做梦回到学校。从已经经历过的考试和毕业中寻得安慰。梦见躺在水里， 通常是和感情问题相关。 而追逐之梦则来源于不安全感。
大部分梦在醒来以后都忘记了，能让人记忆犹新的， 噩梦是其中之一， 每个人应当都有做梦被吓醒的经历吧。对于噩梦，有一派学者认为是对危险情况如何处置的预演，一个人每年大约要坐300-1000次噩梦。如果同意这个学说，为了更好的应对危险，代价不小。
从神经生理学的角度， 目前对梦的成因虽然没有一致结论， 但相对比较普遍接受的观点是梦是在长期记忆清理和形成过程中所释放出来的一些偶尔进入意识并被捕捉到的片段，意识把这一些片段进一步计算生成完整的感观感受的综合。越接近做梦当天的经历和记忆对形成梦的作用可能性就越大。 一些研究结果认为，这个刺激影响以最近6-7天为限。当然这只是说梦的形成， 梦的内容涉及长期记忆，不以这些刺激的时间为限。
进一步的生理学研究认为， 快速眼动阶段的梦， 是由桥脑的活化来启动，与意识有关的大脑网络受刺激而活化，因为刺激来源是随机，封闭的由桥脑产生，缺乏清醒状态的意识整合，此时的梦通常光怪陆离， 不合逻辑， 而非快速眼动阶段也有做梦，但梦比较平淡且符合逻辑。 如果一个人的桥脑受损， 也会有梦，就是这些相对平淡的梦。而如果负责躯体感觉整合的顶叶受损的话， 就不会再做梦了。
最近（2004)的一些研究提出， 快速眼动阶段主要是程序化记忆的生成，而非快速眼动阶段负责陈述式记忆的生成， 这也符合两种不同梦各自的特点。快速眼动阶段，脑的无意识部分在形成程序性记忆， 意识部分特别是感官整合区域与外界感官联系的通路被阻断而处于休息态。 此时形成记忆的脉冲如果偶尔“错误”触发意识，意识会开始解释功能，把这个信号，解释为一段经历，也就是梦。而另一个记忆脉冲会触发另外一段梦境。梦经常是支离破碎的。
一个有意思的现象是，如果此时有外界的刺激， 在达不到惊醒的程度时，也可能会刺激到意识，成为梦的一部分。 如果你碰巧遇到说梦话的， 可以尝试跟他对话。 通常他会回答。
从睡眠和记忆的关系。站在神经网络的角度来理解， 可以认为睡眠是大脑神经网络集中学习训练的时间。因为睡觉时不需要做inference推断。 所以可以集中凋参。而记忆正是在网络训练过程中生成的新参数和新结构。
文章写到现在已经太长了。 梦令人不解和神秘之处还有许多，一篇小文业只能是管中窥豹大略谈谈。从梦，到意识，到思维，其实是一个研究大脑工作状态窗口。 今天的人工智能主要还是靠数学驱动，基本都不是模仿生物智能。 能否从生物中得到一点借鉴，比如做出会要睡觉会做梦的深度神经网络，也许还是相当遥远的事情吧。