你是否曾因一场生动的梦境而醒来时感到筋疲力尽？日本东北大学的一项新研究或许给出了答案。研究团队发现，在快速眼动（REM）睡眠——即与梦境和记忆处理密切相关的睡眠阶段——存在一个令人惊讶的代谢悖论：尽管大脑的血流量和能量供应在梦境期间显著增加，但神经元直接使用的能量分子——三磷酸腺苷（ATP）的水平却反而下降。

这项研究于2026年7月27日发表在《Communications Biology》上。研究团队利用一种创新的透明颅骨窗口技术，通过紫外固化树脂使小鼠的颅骨变得透明，从而能够使用宽场荧光成像实时观察自然睡眠状态下小鼠的大脑活动。他们同时监测了三个关键指标：作为“燃料”供应标志的脑血容量、作为能量分子的神经元ATP，以及作为连接血液中葡萄糖与大脑能量代谢关键分子的星形胶质细胞丙酮酸。

研究结果显示，在非REM睡眠期间，大脑存在微弱的θ波段活动波动，这些波动能够提前几秒预测脑血容量的变化，表明睡眠中的大脑会根据神经活动和代谢需求动态调整血管功能。然而，从非REM睡眠向REM睡眠的过渡则呈现出截然不同的模式。在REM睡眠正式开始的约50秒前，大脑后部皮层的血容量就开始上升，并向前扩散，形成一种大规模的代谢准备过程。REM睡眠开始后，星形胶质细胞中的丙酮酸水平也随之升高，表明底物供应增加或星形胶质细胞的糖酵解活性增强。

但令人费解的是，尽管血流量和丙酮酸水平均上升，神经元内的ATP水平却在REM睡眠期间显著下降。这一矛盾现象揭示了REM睡眠的高能量消耗本质。研究团队认为，神经元在REM睡眠期间消耗大量ATP，以支持与记忆相关的突触重组、海马-皮层通信以及大规模神经回路的重构。这些过程的能量消耗速度可能超过了血液供应的补充速度和线粒体ATP的再生速率，从而导致神经元能量短缺。

“睡眠看似平静，但大脑却高度活跃——尤其是在做梦时。我们对这一悖论感到好奇，并希望探究梦境为何会让人疲惫的科学依据。”东北大学的松井浩教授解释道。该研究的第一作者高桥佑介补充说：“理解大脑如何平衡能量供应与消耗，有助于解释生物智能为何如此高效。REM睡眠为我们提供了一个自然范例，展示了大脑如何重组其能量经济以支持复杂的内部处理。”

这项研究不仅解释了梦境后的疲惫感，还揭示了大脑在能量约束下的运作原则。与传统的计算机不同，动物大脑在严格的代谢限制下运行。大脑并非均匀分配能量，而是根据行为状态、记忆需求和内部需求重新调配能量资源。这一发现对于理解睡眠的科学本质、以及良好睡眠对身心健康的重要性具有重要意义。