玛丽亚Rampa:嗨，我是Maria Rampa，欢迎来到Engineering Reimagined，这是Aurecon的播客系列节目，Aur世界杯直播在线直播econ是澳大利亚最具创新力的公司，在2020年被《澳大利亚金融评论》评为澳大利亚最具创新力的公司。在这个系列中，我们将探索是什么让创新的人发挥作用，他们如何在他们的工作和生活领域创造创新， 以及如何瓶装成功。我们能从科学家、工程师、首席执行官、学者、企业家和艺术家身上学到什么，来帮助我们重新想象和创造一个更美好的世界?

在本集节目中，Aurecon昆士兰地区的董事总经理Evelyn Storey将与昆士兰大学昆士兰大脑研究所的Bruno van Swinderen副教授讨论睡眠的重要性，以及他利用苍蝇进行的研究如何帮助我们理解睡眠在意识、创造力、表现以及我们的整体健康和幸福方面所扮演的角色。归根结底，我们需要睡眠不仅是为了生存，也是为了茁壮成长。除此之外，他的研究可以帮助我们更好地理解人工智能在未来可能扮演的角色。

这是一个迷人的话题，我相信你会喜欢的!

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伊夫林层:布鲁诺，我很高兴今天能和你讨论睡眠和意识的话题，这对我来说非常有趣，我想很多人也会感兴趣。但它对我来说特别特别，因为我是昆士兰大学昆士兰大脑研究所最初工程团队的一员，您现在就在这里和您的实验室工作。所以在我们开始这个迷人的话题之前，我很想知道是什么激励你选择科学作为职业，更具体地说，是什么激励你在昆士兰大脑研究所研究睡眠、意识和注意力。

布鲁诺·Swinderen:伊芙琳。我认为我们对科学的很多兴趣始于我们的父母。从我的角度来看，我的父亲是一位生物学家和农学家，但更确切地说，他是一个敏锐的鸟类观察者，所以他总是把鸟类视为有意识的生物。他描述和谈论它们的方式，让我从小就对动物意识感兴趣。但我记得后来，我在实验室里做盘子清洁工。我总是注意到走廊那头有个实验室看起来很有趣。他们总是有蛋糕日，啤酒时间，欢笑，还有年轻人。有一天，我去了那个实验室，问他，我能为你工作吗?他们说，是的。结果发现是一个叫杰夫·霍尔的人。 Now, you probably don't recognise the name, but he won a Nobel Prize a couple years ago. And he was instrumental in guiding me from then on to study consciousness, basically.

伊夫林层:是的，那些早期的榜样是如此重要，以及鼓励你朝你所要去的方向前进的赞助商。所以我在为这期播客做研究时非常惊讶地发现，所有的动物都睡觉，显然，包括人类。世界杯直播在线直播睡眠模式也随着时间的推移而进化。你能给我们解释一下睡眠的进化吗，我们和所有动物是如何睡觉的?

布鲁诺·Swinderen:所有的动物都睡觉，这是事实，但它们的睡眠方式不同。当你观察人类时，首先，睡眠有两大类，快速眼动睡眠，快速眼动睡眠，和非快速眼动睡眠，也就是其他所有的睡眠。非快速眼动睡眠包括深度睡眠。

因此，在深度睡眠中，通常会发生有助于维持细胞健康的过程，例如，确保细胞不受压力，确保碎片从细胞中清除，确保神经元之间的连接得到维护和优化。这些都是非常古老的生物过程，可能已经存在于海绵、蠕虫和非常简单的动物中，只是被重新包装成我们所说的深度睡眠，或慢波睡眠。这和快速眼动睡眠是分开的，快速眼动睡眠是做梦的睡眠，海绵和蠕虫可能没有这种睡眠。

但我们认为这是后来的一项发明，它与注意力的进化有关，是一种能够关注世界而不关注某些事情的能力，这就是当你睡着时，你停止关注外部世界的情况。

伊夫林层:好的,有趣。那么，这两者之间是否有一个平衡，我们在睡觉时是否应该在这个平衡中循环?

布鲁诺·Swinderen:肯定有一个平衡，我们的睡眠方式已经表明，大脑想要迭代到一个平衡。所以当你入睡时，你通常在几分钟内迅速进入深度睡眠，你会越来越深。然后是高振幅，慢波或三角睡眠。然后90分钟后，你会逆转快速眼动睡眠周期，你的做梦睡眠周期。90分钟后，你会再次进入深度睡眠状态。90分钟后另一个快速眼动睡眠周期。你基本上是在前后平衡，就好像你的大脑在试图弄清楚。直到早上，你已经完成了大部分深度睡眠，进入了快速眼动睡眠或做梦睡眠。所以这种平衡对于一个好的睡眠是绝对重要的。

伊夫林层:好的,有趣。这可能意味着在快速眼动睡眠中，我们醒来时所处的位置，为什么我们很多人醒来时会有一种刚刚做了一个梦的感觉或者试图记住那个梦，如果那是晚上睡眠的最后一部分呢?

布鲁诺·Swinderen:完全正确。有人说他们不做梦，这不是真的。每个人都会做梦，只是不记得了。通常情况下，你一般的梦都发生在早上，也有在晚上开始的梦，只是我们不记得了。如果你碰巧在半夜把人叫醒，通常他们会说做了可怕的梦。所以在夜晚开始的时候，梦的情感含量很高，而到了早晨，你的梦大多是，你知道的，光着衣服演讲和做一些愚蠢的事情。

伊夫林层:我是想说那些我们都记得的尴尬梦。它们有什么意义吗?向研究人员询问睡眠问题可能是错误的。

布鲁诺·Swinderen:是的。大多数人，当他们谈论梦想时，他们谈论的是梦想的内容。然而我认为应该研究的方法是关于为什么会有快速眼动睡眠，或做梦睡眠。它的函数是什么?所以很明显，梦的内容和我们生活中发生的事情之间的联系，对吧，我们梦到的事情在某种程度上是我们经历过的。

但这和做梦睡眠的功能是不同的问题，为什么对我来说，这是很重要的一点，因为我们永远不知道苍蝇梦到了什么，老鼠梦到了什么，猴子梦到了什么，我也不知道你知道什么，你梦到了什么，除非你向我描述。所以这里有一些关于意识的包袱。这在某种程度上阻碍了好的研究的进行。然而，如果你问梦的睡眠是为了什么，那是完全可以解决的，而且是一个动物模型。

伊夫林层:你提到过几次，你是如何利用昆虫来帮助你进行研究的。作为工程师，我们非常熟悉使用模型、虚拟模型或其他模型来测试和迭代我们的设计。你是如何发展到用昆虫来帮助你建立模型和进行研究的?

布鲁诺·Swinderen:这是一个关于睡眠的有趣问题因为最初，利用果蝇的想法是我们使用的昆虫是遗传学的主要研究对象，你知道，许多诺贝尔医学奖的来源，作为一种发现基本生物机制的方法，例如昼夜节律，遗传学。最初的想法是，因为它是一只苍蝇，它的大脑很小，只有大约十万个神经元，所以睡眠是一个比较简单的问题，因为它是一个单一的东西，只是一个现象，苍蝇睡着了，它们实现了睡眠功能，它们醒来，然后我们就可以研究这个。我们后来发现，睡眠在最小的动物大脑中也一样复杂。所以他们也有深度睡眠，也有类似于主动睡眠的睡眠，我们不叫它快速眼动睡眠，因为他们没有快速的眼球运动，他们的眼睛没有快速运动。他们没有眼皮。但他们也有这种睡眠和另一种睡眠之间的交替。所以他们的睡眠也很复杂。

果蝇和黑腹果蝇研究的价值在于我们拥有所有这些基因工具能够，如你所说，迭代找到事物的工作原理，所以我们可以关闭一组神经元打开另一组神经元，实时地，利用光，例如，这被称为光遗传学。用这种方法，就能找出睡眠机制是如何工作的。

伊夫林层:所以对成年人的健康建议是我们每晚应该睡7到8个小时。我很不好意思地说，我可能是那些没有做到这一点的人之一。我们知道年轻人需要的更多也许随着年龄的增长，我们需要的更少。如果我们长时间睡眠不足会有什么影响呢?

布鲁诺·Swinderen:那么长期来说，死亡。令人惊讶的是，苍蝇也是如此。老鼠和哺乳动物都是如此，可悲的是，人类也是如此。但最终的结果，还是完全与不同的睡眠功能有关。剥夺快速眼动睡眠的后果是这样的。剥夺深度睡眠是有后果的。

因此，深度睡眠通常是与基本健康相关的问题，比如免疫力、肥胖、心脏问题、基本生物功能紊乱，缺乏深度睡眠。通常来说，身体首先需要的是深度睡眠。所以如果你被剥夺了睡眠，然后你试着在周末补上，或者，试着在第二天补上，有一个睡眠反弹。通常情况下，你的大脑会首先进入高强度的深度睡眠。所以你会看到这个高振幅，在夜晚开始时的三角睡眠。你的大脑必须首先满足基本的，原始的，古老的睡眠需求，处理大脑中积累的垃圾，冲走垃圾，优化突触强度。一旦完成了这些，它就会说，好了，现在我可以试着处理其他可能与作为一个人更相关的事情，这可能与快速眼动睡眠更相关。这就是情绪调节，例如，适当地集中注意力。我们知道，至少一晚睡眠不足的主要后果之一是注意力不集中。

伊夫林层:有趣。你已经提到过几次睡眠与意识和注意力之间的关系。你也要研究这些领域。睡眠和你在这些领域的研究有什么联系?

布鲁诺·Swinderen:是的，睡眠和意识之间的联系在某种程度上是一个棘手的问题，因为很明显，睡眠是保持大脑健康所必需的。大脑是支持意识的。至少对人类来说是这样，但我们也在考虑大多数动物。在这里，我们在实验室里提出了一个假设，即睡眠保持了意识的能力，尤其是快速眼动睡眠。所以梦的睡眠。我的意思是我们的大脑真正想要做的是预测世界，对吧，这就是大脑的作用，它想要能够预测接下来会发生什么。确保你对世界做出了正确的预测。但如果做得太好，你可能会变成一个机器人，成为一个习惯驱动的动物。

就像我们开车时没有注意到我们已经开了10英里。这在某种程度上反映了大脑想要我们成为一个习惯驱动的动物，你知道，预测机器。其中一个观点是REM睡眠的功能，当我们做梦进入睡眠阶段，或者大脑清醒时，就像进入了虚拟现实，在某种程度上，它保持了我们发现预测错误和惊讶的能力。而且，它让我们有能力以一种全新的方式对世界做出反应，带着惊喜，这就是意识的真正含义，当我们意识到某件事发生了改变，就意味着有新的事情发生了。其中一种观点是，快速眼动睡眠，当我们做梦时，会培养一种对世界的惊讶反应能力，从而让你保持清醒，这是一个诱人的假设，如果你完全剥夺了快速眼动睡眠，也许你会失去意识，你会变成一个自动机。

这只是深度睡眠之间的战斗,修复大脑,结晶的习惯,和做任何事都用最少的能源是一种平衡与梦睡眠,或快速眼动睡眠,大脑说,嘿,我不想成为一个机器人,因为它不适应是一个机器人,通过进化,我们已经知道,如果你的反应与好奇心,创造力,和惊喜,你实际上更适应生物,你实际上更好地生存。

伊夫林层:这很有趣，因为我认为，从工程专业的角度来说，对我们来说，平衡技术思维和一些常规元素，以及创造力和创新是非常重要的。所以我想你告诉我们，我们真的需要确保我们有一个好的睡眠，为了最佳的表现。

布鲁诺·Swinderen:完全正确。这就是媒体上有很多错误信息的地方，以及我们对睡眠的看法，尤其是因为有这样一种观点，即深度睡眠是良好的睡眠，是我们唯一需要的睡眠。事实上，当我们服用安眠药时，通常会直接进入深度睡眠阶段。它的作用是，阻止正常的快速眼动睡眠，做梦睡眠。所以，你可能有深度睡眠功能，但你没有快速眼动睡眠功能。有一点令人担忧的是，很多人都在服用安眠药，但他们并没有意识到，不是一颗药就能起作用。

从某种程度上说，我们真的需要某种药物疗法，如果我们要用药物来平衡我们需要的睡眠类型，完全按照大脑想要的节奏来进行，对吧，那就是90分钟的循环。在某种程度上，这里的关键是大脑通常知道它需要多少睡眠。对吧?这样你就能得到基本所需的睡眠。如果有人睡8小时，他们需要8小时，有些人需要6小时或5小时。这就是他们所需要的。通常情况下，这是可行的，你不需要修复它。这通常会导致很多人感到焦虑，比如他们没有得到足够的睡眠，然后服用药物，随着时间的推移，以某种方式加剧了这些焦虑。

伊夫林层:你刚才提到了安眠药。当我们在医疗程序中使用麻醉剂时，这种有意识的麻木效果和麻醉是一样的吗?

布鲁诺·Swinderen:人们对麻醉和睡眠之间的联系有些困惑。一般来说，在过去，人们认为全身麻醉实际上只是一种睡眠过程。通常情况下，这些药物首先会使你进入深度睡眠阶段。有趣的是，它们并不一定免除你的睡眠需求。所以一般来说，当人们从全身麻醉中醒来，特别是一个延长的过程，他们需要恢复一些睡眠。这并没有影响到他们的睡眠。这是因为它与影响神经传递的突触前机制有关，这种机制基本上会阻止你的大脑正常工作。所以这对睡眠一点帮助都没有。

大多数人在全身麻醉时更可能使用的另一种药物是酒精。所以当人们喝酒时，特别是当他们喝得太多时，也会让他们进入深度睡眠阶段，你会看到他们大脑中δ的活动增加。但这样做的最终结果是，在喝了一晚酒之后，你的快速眼动睡眠时间实际上减少了。所以你通常会进入深度睡眠，然后是一点浅睡眠，有点像碎片化的浅睡眠，没有那么多的梦或快速眼动睡眠。这在某种程度上很有趣，因为我们知道快速眼动睡眠对情绪调节很重要。任何喝多了的人或者认识酗酒者的人都知道这一点。你不能说他们的情绪被很好地控制了。这显然是饮酒过量的后果。情绪控制不良，易怒，这不仅与头痛有关，还与你没有足够的快速眼动睡眠有关。

伊夫林层:是的，我知道Aurecon是一个组织，我们从与像昆士兰大学这样的教育机构的合作中发现了很多好处，我认为这种合作关系在未来会变得更强，因为我们在不断地寻找机会。你认为睡眠对从事STEM等高度复杂职业的人更重要吗?所以科学家，技术专家，工程师，还是说它对每个人都很重要?

布鲁诺·Swinderen:我倾向于你的第二个答案，这对每个人都至关重要。也许这一点很重要，这可以防止很多睡眠焦虑，人们可能会觉得他们需要更多的睡眠，因为他们是这样的人。事实是，你得到了你需要的睡眠，大脑知道它需要多少睡眠。你可能会注意到，当你旅行时，你可能会看到新的风景，你会看到不同的文化，你会认识新的人，有时你会觉得自己睡得更多，睡得更多，睡得更好，你会做更生动的梦，这通常是真的。因为你的大脑必须处理所有这些新信息。

也许在新冠肺炎期间，人们注意到他们的睡眠也有一些不同。有很多关于这方面的报道;奇怪的与COVID相关的梦，与焦虑或担忧有关。所以你每天的经历一定程度上影响了你的睡眠。但从长远来看，你做什么样的工作并不重要。你可以成为一个非常好奇和积极的园丁。这样你的睡眠就能让你成为一个有动力，有兴趣，有惊喜的园丁。你可能会感到惊讶，感兴趣，有动力，专注，工程师，你会得到与之相适应的睡眠。

关键是不要对你所做的事情感到厌烦。我认为这是睡眠调节的一个重要方面，当你被习惯驱动时，你每天都做同样的事情，生活没有太大变化，那么你的快速眼动睡眠就会减少，因为你不需要它，你只是一个习惯驱动的生物。关于睡眠还有一件有趣的事情是它会随着年龄的增长而变化。所以婴儿大约有一半的睡眠是有梦的睡眠。随着年龄的增长，快速眼动睡眠的时间会越来越少。很明显，这与观察到的情况有关联，随着年龄的增长，你会变得更受习惯驱动，婴儿，婴儿和儿童总是在学习。他们不创造，不依赖习惯，他们一直在学习。

所以我认为更重要的限定条件是，取决于你的职业无论你是过着习惯驱动的生活，还是以创造力为中心的生活都会影响你的睡眠质量。这可以是任何一种职业——艺术家、园丁、清洁工，都可以。

伊夫林层:所以我们可以看到自然诱导睡眠对我们的个人健康和幸福是多么重要。这对我们个人的最佳表现很重要。但是睡眠对整个社会也很重要吗?

布鲁诺·Swinderen:我认为这非常重要。你可以先把睡眠看作是一件独立的事情。所以很明显，如果我们睡眠不好，如果我们睡眠不足，我们就会易怒。我们没有很好地关注他人，我们就会看轻自己的同胞。你可以想象，如果这是社会上的一种慢性疾病，如果社会上的许多人，平均来说，没有足够的睡眠，没有足够的快速眼动睡眠，没有足够的深度睡眠，因为药物而得不到平衡的睡眠，这将会影响他们与他人的互动。

显然，这将与他们白天的行为和睡眠方式有关。但我认为在更哲学的层面上，如果睡眠的一个关键方面是保持意识的能力，在某种程度上表现得像一个人，对吧，与人性相呼应，成为一个更好的人，很明显，如果社会的大部分人，睡眠不足，就会影响决策，就会影响整个社会的健康程度。所以，我认为个人的睡眠和社会的健康之间有着巨大的联系。

伊夫林层:所以你可能已经解释了为什么青少年在整晚玩电子设备的时候会这么烦躁。社交媒体的兴起，以及他们因为忙于玩电子设备而无法获得足够的睡眠。

布鲁诺·Swinderen:这是一个问题，他们的设备如何影响他们的睡眠，他们如何不得不早起去上学。包括美国在内的许多国家都在试图对此做出调整，推迟高中入学。只是为了确保他们有足够的睡眠，尤其是青少年。这就是我们如何形成我们的文明，通过这些神奇的生物，有创造力，有意识，惊奇和高度意识。危险的是，我们正在进化，成为习惯驱动的生物，对变化不做出反应，只看到我们期望看到的东西，对世界的预测是无法改变的。所以我们在政客身上看到的问题，我就不指名道姓了，你知道，我打赌他们根本就没怎么睡觉。

伊夫林层:有趣。嗯，我一定要把今晚的闹钟定得早点睡觉。零工经济的兴起，人们从事多种工作，因此工作到深夜或整晚，上夜班，这是否影响了人们的睡眠质量，或者他们能否改变自己的节奏，以适应白天的睡眠?

布鲁诺·Swinderen:它是有延展性的，你可以改变你的节奏夜班工人在晚上工作，白天睡觉你可以管理它潜艇水手工作，三小时轮班睡觉，所以它是适应性很强的。从某种程度上说，大脑的神奇之处在于它会知道如何获得所需的睡眠。但它的问题在于它不够灵活。

所以你的大脑中有节律，叫做超节律，你的大脑每90分钟就会改变一次周期，甚至在白天，你需要在超节律的最佳最佳时间进入你的第一个睡眠阶段。如果你一直在轮班，当你在做一种工作或另一种工作时，或者你有不同的轮班时间，这周和那周，你没有给你的身体或大脑适应这些自然节奏的时间。你的大脑有自己的节奏，它需要时间来适应新事物。我们都知道，从美国旅行回来后，时差反应需要一周的时间来恢复，对吧?或欧洲。所以我们只是观察到，轮班工作，这是一种局部的时差反应，你不是在飞越世界，你只是在要求你的大脑做一些非常不寻常的事情，这是一种昼夜节律。

伊夫林层:那么你下一步的研究是什么?QBI实验室的下一步计划是什么?

布鲁诺·Swinderen:我被这个想法和利用苍蝇研究意识的可能性所吸引。为什么它现在如此有趣，因为我们生活在这个时代，这真的有点像，第三次生物革命。第一个是我们对地球不是宇宙中心的认识。我们不是一切的中心。那有点让人麻木，震惊，但人们都挺过来了，继续生活，对吧?

第二个是达尔文。我们和动物在DNA上有共同的血统，人们还在克服这个问题。我们现在正在经历的第三次革命，可能是每一种动物的大脑，甚至是最小的苍蝇，都有一定程度的意识，有一种内在的电影在发生，一种主观的经历在它的大脑中发生，我们只是不知道，但这是它自己的私人生活。这实际上是一场理解上的革命，让人类不再是一切的中心，我们只是一个更大的故事的一部分。

现在它之所以如此有趣的原因是，对小大脑如何发生的理解显然将指导我们未来如何设计机器和机器学习，所以我们在我们的环境中看到越来越多的预测机器，帮助我们做决定的设备。它会朝着这个方向发展。我们必须很好地理解我们将如何处理它，我们将如何处理所谓的有意识的人工制品，我们将如何处理将决策外包给其他实体和我们自己。这就是我们正在经历的一场革命我们认识到意识并不一定是人类的东西，它也可以是人造的。

伊夫林层:你刚才提到了数字。很明显，我们都意识到数字发展和技术进步的快速步伐。随着数字技术的进步，在你的领域里，你认为你未来还能研究和调查什么?

布鲁诺·Swinderen:我现在就能看出来。所以每个人都在研究机器学习，人工智能和所谓的深度学习，来研究我们数据集中的任何东西。所以我们收集了大量的数据集，苍蝇大脑中成千上万的神经元同时放电，我们有了这些信息，我们必须了解它是如何工作的。我们观察苍蝇的行为，我们必须将这些放电的神经元与苍蝇的行为联系起来，与人类的行为联系起来。这些都是基于深度学习的，对吧?我们已经通过深度学习网络看到了这一点，我们现在一直在使用QBI，能够建立一个连接，让一个系统，一个人工系统，了解这些连接是什么，以及实际发生了什么。我想，这就是数字化。但这只是一件实际的事情。因为我们有无限的信息存储能力，所以我们可以这么做。

令人失望的是它并没有让我们进一步了解大脑是如何工作的。因此，深度学习是一种建立联系和分类事物的工具，但它可以在任何方面不像真正的大脑的工作方式或意识。所以更有趣的是了解注意力在大脑中是如何工作的，就像它在苍蝇的大脑中是如何工作的一样?然后让这些基于大脑的机制为数字工具，信息技术工具提供信息，让它们比现在更强大。我认为，这就是，越有可能越有趣的未来不使用实用的东西，也就是我们可以存储无数的图像并在它们之间进行比较。但是要使用一些更基于我们对大脑运作的理解的东西，这和一个大数据库完全不同。

伊夫林层:非常感谢，布鲁诺。这绝对令人着迷。我现在在家要注意了，试着改善我的睡眠节奏。但我认为你为大家提供了很多非常有趣的信息。和你聊天很有意思。非常感谢。

布鲁诺·Swinderen:这是我的荣幸。

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玛丽亚Rampa:我希望你喜欢这些见解 关于睡眠以及为什么我们需要它来发展个人和职业，作为个人和社会。 如果你喜欢《Engineering Reimagined》，请告诉你的朋友，留下评论，关注我们或订阅Spotify或Apple播客。世界杯直播在线直播下次见，谢谢收听。