用tACS（经颅交流电刺激）产生清醒梦的实验论文

吧里有帖子提过这方面的报道，但未贴出具体论文内容。我找了原文做了翻译，现摘录其主要内容如下。方括号内为本人注释。

先上实验过程及内容
1、实验对象
参与者为27位健康的志愿者（女性15名，男性12名，年龄在18-26岁），为避免偏差，只测试从未有清醒梦经历者。
2、实验流程
被试者在睡眠实验室度过四个晚上。凌晨三点之前，睡眠在无干扰条件下进行。三点过后两分钟施加经颅交流电刺激（tACS），刺激持续30秒。随后唤醒被试，要求其提供一份梦境报告，并完成关于梦中清醒程度的量表。
3、tACS技术细节
刺激电流为250μA（峰-峰值）的低强度正弦交流电，四个电极片（规格3.5cm×4cm）的位置为F3、F4、TP9、TP10，如下图。通过头皮的最大电流密度为18微安/平方厘米。电流大小在感觉阈限及光幻视阈限之下。

【a图为22导联脑电图电极分布，用来监测被试者脑电活动。红色方块是tACS电极位置。b图为施加刺激时的头皮电势分布，c图为脑膜电势分布。电流沿电势的负梯度方向，此电势分布可以保证大部分电流通过额颞部。】

下面开始正文部分

神经生理学水平上的脑电图（EEG）和功能性磁共振成像（fMRI）研究表明，清醒梦伴随有相位同步增加，低频γ脑波中特定频率的活动提升，其中心频率约40Hz，尤其是在大脑额颞部。额-颞部位的γ波活动和执行自我意识功能及“次级意识”【可理解为显意识】有关，它是人清醒状态的特点，不是REM睡眠的典型表现。清醒梦期间观察到的γ波加强引起了几个理论问题。

是清醒梦触发了γ波活动，还是γ波活动触发了清醒梦？可能是产生γ波活动的能力为清醒梦创造了条件，而清醒梦又进一步加强γ活动。此外，清醒梦是否依赖于γ波活动的出现？其他途径例如用其他频率进行刺激，能否在梦中引发高级意识活动？
我们利用多种频率（2, 6, 12, 25, 40, 70,100 Hz）的经颅交流电刺激（tACS）检验这些假设。并且实验也在“假刺激”（模拟刺激，不通电）条件下进行【可理解为对照组】。

从分析后的脑电数据看，被试者在刺激期间保持REM睡眠的特征。脑电图、眼电图、肌电图均证明了这点，如下图所示。
【图为脑电信号的傅里叶变换功率谱，phaseⅠ、Ⅱ、ⅳ分别表示刺激前、刺激中、刺激后的醒来阶段。“sham”表示假刺激组。】

我们通过比较刺激时与刺激前脑电信号的相对变化证实了上面这些，如下图所示。“相对变化”是以快速傅里叶变换平均功率谱比值的形式计算出来。考虑做梦时的清醒度等级，清醒梦的发生率在25Hz和40Hz刺激下最显著（发生率分别为58%、77%）。即使是非清醒梦，用此两种频率刺激后低频γ波仍有增强。【此处省略数据统计分析若干字】

【图为不同频率刺激下，刺激中与刺激前的脑电平均功率谱之比。黄颜色区域表示功率在平均值附近变动±2σ（两个标准差）的区间。可以看到e、f图中存在特定频率，其功率增加超过两个标准差，红线为清醒梦，蓝线为非清醒梦。】

就我们所知的，我们的实验结果提供了首个用tACS可诱发大脑皮层特定频率振荡的因果性证据。另外，实验第一次证明了睡眠时γ频率振荡的产生是意识状态变更的直接原因。

特别地，我们发现感觉阈限以下的25Hz、40Hz刺激能够在梦中诱发次级意识，用更低或更高的频率都观察不到这样的效应。这表明脑电活动的强度、周期二者或二者之一与高级认知功能有关，低频γ波确实是做梦时产生次级意识的必要条件，或许清醒时也是。然而，γ波功率的显著增加不仅在清醒梦出现，它同样在非清醒梦下发生。我们猜测，γ频率刺激增加了此频段内的神经元同步化活动，而这为清醒梦创造了条件。

以下是论文内容的大致总结

1、清醒梦发生时，额颞部位γ脑波活动增加
2、用电刺激方法可以加强γ活动
3、γ活动是梦中清醒的必要条件
4、额颞部的γ活动能为清醒梦创造条件

简单来说，普通梦时大脑额叶区受抑制，高级思维活动无法进行。而清醒梦时额叶活动增加（表现为40Hz的γ脑波）。
本文揭示了用物理手段激活额叶活动的可能。