在睡眠期间，大脑对声音的反应仍然很强，但有意识注意力的一个关键特征消失了

研究人员惊讶地发现，在睡眠期间，大脑对声音的反应在所有参数上都保持强大，只有一个参数例外:与听觉输入和相关期望的注意力相关的α - β波水平。这意味着在睡眠期间，大脑会分析听觉输入，但无法专注于声音或识别它，因此没有有意识的意识。

这项研究由Hanna Hayat博士领导，Amit Marmelshtein博士做出了主要贡献，在医学院、Sagol神经科学学院和生物医学工程系Yuval Nir教授的实验室进行，并由UCLA医学中心的Itzhak Fried教授共同监督。其他参与者包括:Nir教授小组的Aaron Krom博士和Yaniv Sela博士，以及特拉维夫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:“这项研究的独特之处在于，它建立在植入人脑深处的电极的罕见数据之上，能够对大脑的电活动进行高分辨率监测，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植入活人的大脑。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中，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扬声器，发出各种声音，并比较植入电极的数据——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。在8年的时间里，研究小组总共收集了700多个神经元的数据，每个患者大约50个神经元。

哈亚特博士:“在耳朵接收到声音后，信号在大脑中从一个站传递到下一个站。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。睡眠时大脑反应的强度与清醒时观察到的反应相似，除了一个特定的特征外，都有显著的差异: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，这些过程由大脑高级区域的反馈控制。当信号“自下而上”地从感觉器官传递到高级区域时，也会发生“自上而下”的运动:高级区域依靠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，α - β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反应的主要区别。

Nir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一把重要的钥匙:意识的秘密是什么?什么是“x因素”，即意识独有的大脑活动，让我们在清醒时意识到周围发生的事情，在我们睡觉时意识到周围消失的事情?在这项研究中，我们发现了一个新的先导，在未来的研究中，我们打算进一步探索造成这种差异的机制。

“此外，在确定了意识和无意识状态之间不同的特定大脑特征后，我们现在有了一种独特的定量测量方法——这是第一次——用于评估一个人对传入声音的意识。我们希望在未来，随着alpha-beta脑电波测量技术的改进，以及EEG等非侵入性监测方法，将有可能准确地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，或者确定一个所谓昏迷的人，无法交流，是否真的不知道他/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，一个被认为无意识的人实际上可能感知并理解周围人所说的话。我们希望我们的发现可以作为开发有效的新方法的基础，来测量那些据称处于各种无意识状态的人的意识水平。”