REM睡眠悖论：做梦让大脑能量告急——ScienceDaily报道

据《科学日报》（ScienceDaily）2026年9月26日报道，日本东北大学（Tohoku University）研究团队在《通讯生物学》（Communications Biology）上发表了一项惊人发现：在快速眼动（REM）睡眠阶段——即梦境最活跃的时期——大脑的血液供应早在梦开始前约50秒就开始增加，但神经元直接使用的能量分子三磷酸腺苷（ATP）却显著下降。这一“能量悖论”表明，做梦可能是一种极其耗能的大脑内部处理过程，神经元消耗能量的速度甚至超过了血液输运燃料的速度。

背景：睡眠能量研究的困惑

长期以来，科学家知道大脑是机体耗能最大的器官之一，即使在睡眠时也保持活跃。传统观点认为，REM睡眠因伴随高度脑电活动，能量需求应同步上升。然而东北大学的Ko Matsui教授在接受《科学日报》采访时表示：“人们常说睡了一整夜却感觉疲惫，尤其在做生动梦境后。睡眠看似平静，但大脑其实非常忙碌——尤其是在做梦时。我们被这个悖论吸引，想探究为什么做梦会让人疲劳。”据法新社（AFP）报道，这一发现与2025年11月一项关于海马体ATP下降与抑郁焦虑行为的研究相互印证，进一步揭示大脑能量经济在行为状态切换中的关键作用。

实验方法：实时观察大脑能量动态

为了在不干扰自然睡眠的前提下观测大脑能量变化，研究团队开发了一种创新技术：使用紫外线固化树脂使小鼠头骨保持透明，从而在自然睡眠过程中进行宽场荧光成像。他们同时追踪了三个关键指标：大脑血容量（代表燃料供给）、神经元内的ATP水平（直接能量货币）以及星形胶质细胞中的丙酮酸（连接血糖与能量代谢的中介物）。首席研究员Yusuke Takahashi解释说：“我们的方法首次实现了对睡眠中大脑能量供应与消耗的同步实时监测，精度达到秒级。”

核心发现：血液增多与ATP下降的悖论

实验数据显示出一个清晰的矛盾模式：当小鼠从非REM睡眠向REM睡眠过渡时，大脑后部皮层血容量开始上升，约50秒后扩展到全脑，标志REM睡眠正式启动。此时星形胶质细胞内的丙酮酸水平也同步升高，意味着代谢燃料充足。然而，令人意外的是，神经元内的ATP浓度却在REM睡眠开始后快速下降。下表总结了两类睡眠阶段的关键差异：

该表基于研究团队在论文中的量化数据，其中ATP降幅约25-30%，血液体积增加约15%。

可能原因：为什么神经元在燃料充足时反而“缺电”？

研究团队提出了几种假设来解释这一悖论。第一种推测：REM睡眠中神经元正进行高强度的记忆重放与突触重组，尤其是海马体与大脑皮层之间的信息传递，这些过程需要大量ATP。第二种可能性：星形胶质细胞向神经元输送能量底物的效率在REM阶段发生改变，导致ATP生产滞后。第三种涉及线粒体：线粒体在REM期间的ATP合成速率可能被下调，转而支持其他代谢通路。Yusuke Takahashi表示：“无论具体机制如何，我们的数据强烈提示，做梦中的大脑可能处于一种‘能量赤字’状态，即使血液送来了更多燃料，神经元也无法立即利用。”

更广泛的意义：生物计算的能耗优化

这一发现不仅深化了对睡眠功能的理解，还揭示了生物智能的独特能耗策略。与电子计算机不同，动物大脑必须在严格的代谢限制下运行。REM睡眠似乎是一个天然模型，展示了大脑如何重新调整能量分配以支持复杂的内部处理。2026年3月《科学日报》报道的另一项研究也指出，沉浸式梦境能带来更深度的休息，两者结合提示：能量波动可能是睡眠质量调节的核心。Ko Matsui教授总结道：“了解大脑如何平衡能量供给与消耗，可能帮助我们解释为什么生物智能如此高效——即使在最‘休息’的状态下，它仍在进行精密的能量调度。”

Q1: 这项研究对人类睡眠质量有什么直接启示？

A1: 研究提示，梦境期间的强烈能量消耗可能导致醒来后感觉疲惫。如果你常做生动梦且醒来累，不必过于担心——这可能是大脑正在进行重要的记忆整理。但若长期伴随日间嗜睡，可能提示能量代谢异常，建议咨询睡眠专科。

Q2: ATP下降是好事还是坏事？

A2: 目前尚不能定论。短暂的ATP下降可能是正常的大脑功能状态切换，有助于清除代谢废物或调节突触强度。但长期能量供给不足可能损害神经功能。未来研究需明确ATP下降的阈值与保护机制。

展望

东北大学的这一“能量悖论”为睡眠科学开辟了全新视角：做梦不仅是心理过程，更是一场大脑能量经济的精密博弈。下一步研究将聚焦于星形胶质细胞在能量转移中的具体角色，以及如何通过干预能量代谢改善睡眠障碍相关疾病，例如失眠或梦游症。