人类奋力思考的时候，和人类快要死去的时候，脑电活动竟然十分相似？
撰文 | 栗子
审校 | Clefable
有些人在死亡边缘走过一遭，日后回忆起自己的濒死体验，会说一生经历的许多事情都在脑海中闪过，就像跑马灯一样。
不过除了那些生动的自述，科学家也很少有机会真正了解，一个人在死去之前到底会经历怎样的脑活动。所以几个世纪以来，这一直是个谜。直到最近，终于有一支研究团队，获得了一位濒死人类的连续脑电图，并且从中观察到奇特的景象。
科学家甚至猜测：在人即将离去时，他的大脑真的在回顾人生。
频率最高的脑电波
取得垂死之人的脑活动数据，并不在研究者的计划之中。
加拿大有一位87岁的老人，在跌倒之后被送进急诊室。医生发现他有颅内血肿，便为他实施了开颅手术，以去除血肿。手术之后，患者病情稳定了两天，但随后出现姿势异常、偏瘫，还有肌跃型抽搐，这些症状可以看作神经系统功能恶化的表现。
因此，医生决定用脑电图（EEG）持续监测他的病情，并从中确认了12次癫痫发作。但就在监测的过程中，患者突发心脏病去世。老人生前签署过放弃急救同意书，所以在通向死亡的旅途中，他的脑电活动得到了更纯粹的记录。
经过患者家属的允许，科学家们一共取得了连续900秒的脑电波数据。这些数据里包含一次癫痫发作，在第200秒前后出现。等到第470秒，左脑的神经活动受到抑制；第694秒，左右脑的神经活动都受到抑制；第720秒，患者出现心脏骤停。
左为左脑神经活动情况，右为右脑神经活动情况。S（seizure）=癫痫发作，LS（left-sided suppression）=左脑抑制，BS（bilateral suppression）=左右脑都抑制，CA（cardiac arrest）=心脏骤停（图片来源：原论文）
通常，当患者的心脏停跳持续超过30秒，他便可以被宣布死亡。于是，心脏骤停（第720秒）的前后各30秒，成了研究者们最关心的时间段。
科学家分析了那位老人的脑电波，并惊讶地发现：当左右脑的神经活动都被抑制（第694秒）之后，伽马波（gamma wave）没有立即减弱，反而增强，直到心脏骤停后才回落。这个现象代表什么呢？
我们头脑里的神经元，会依靠电信号相互传递信息，而这些信号产生的波形就是脑电波。人类的脑电波，可以按照频率的高低分为五大类，用德尔塔（delta）、西塔（theta）、阿尔法（alpha）、贝塔（beta）和伽马（gamma）这五个希腊字母命名。
其中，最慢的是德尔塔波，频率在4赫兹以下，成年人只有睡眠时才会出现这类脑波；最快的则是伽马波，频率在30~150赫兹，与一些高级的脑功能（如认知和记忆）密切相关。
通常，当人们精神高度集中，忙着处理信息的时候，大脑会制造出更多的伽马波。也可以说，伽马波的强盛，意味着大脑正在努力工作。而如果人脑中的伽马波水平长期偏低，注意力、记忆力和学习能力都有可能出现问题。
不过，这些用来执行高级任务的伽马波，在生命的末尾被召唤出来，是要做些什么呢？
可能在回忆人生
上文提到，人类的脑电波分为五大类。值得注意的是，那些不同频率的脑波，有时还会相互作用。一种高频率脑波（小周期），遇上另一种低频率脑波（大周期）时，它振动的幅度可能会受到后者的影响，就如下图显示的那样。
细密的齿为高频率，大波浪为低频率。高频率脑波的振幅大小，受到低频率脑波的影响，从波形上不难看出（图片来源：Mike X Cohen）
不同频率的脑波相互作用的现象，叫跨频率耦合（cross-frequency）。上图只是一个例子，现实中可能出现许多不同的跨频率耦合方式，有些在调频（FM），有些在调幅（AM），就像收音机。
而在人类的脑波里，伽马波频率最高。从那位87岁老人的脑电图中，科学家也观察到了其他脑波与伽马波的相互作用：既有阿尔法波与伽马波的跨频率耦合，也有西塔波与伽马波的跨频率耦合。其中，阿尔法波跟伽马波的耦合十分突出。
在患者左脑神经活动受到抑制的时期（第470秒开始），阿尔法波和窄频带伽马波（30~60赫兹）的耦合最强；而在心跳骤停后（从第720秒开始），阿尔法波和宽频带伽马波（80~150赫兹）的耦合最强。
团队说，已知在健康人类的认知过程和回忆（memory recall）过程中，都涉及到了阿尔法波和伽马波的相互作用。这项研究的通讯作者、路易斯安那大学的阿杰马尔·季默（Ajmal Zemmar）博士推测：“濒死时期的大脑，也许就是依靠那些脑波来提取记忆，在短短数秒之间，最后一次回顾人生中重要的片段。”
当患者心脏骤停后，每一类脑波的功率都开始下降。但当科学家在五类脑波中做了横向对比，就发现：与高级脑功能最相关的伽马波，其功率的占比在心跳停止后依然在增加。
只有人类才这样吗？
这应该是科学家第一次在垂死的人类身上，观察到如此详尽的脑电活动。
不过，早在2013年就已经有科学家，在实验室的可控条件下，观察过濒死大鼠的脑活动，并发现有类似的现象：在心脏骤停后的30秒之内，伽马波出现了短时的激增，且与阿尔法波和西塔波都出现了紧密的耦合。
至于伽马波为什么会增加，研究者相信那是心脏停跳前的高碳酸血症（hypercapnia）和心脏停跳后的脑血流停止造成的。
结合新的研究成果，科学家们认为濒死的大脑可能执行了一种生物过程，而这个过程或许随着生物演化的历史长河，在不同物种之间保留了下来。
当然，这项新研究还有一些缺陷，比如它用到的人类脑电图样本只有一个，且是来自神经系统严重受损的人类。一个人的濒死脑电波未必典型，不一定能推广到更多的人类身上。
另外，英国萨塞克斯大学的神经科学家阿尼尔·塞斯（Anil Seth）教授认为，只靠伽马波的增强，以及伽马波与其他脑电波的相互作用，还无法判定那就是大脑在闪回人生的种种过往。那只是一种可能。
但与此同时他也承认，这项研究成果“既感人又迷人”。毕竟，如果不是患者病情发展得出人意料，科学家们也很难获得那份珍贵的脑电图数据。从伦理上讲，有计划地收集垂死人类的脑活动，几乎是不可能的。
原论文：
https：//www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnagi.2022.813531/full
参考链接：
https：//www.pnas.org/content/110/35/14432
https：//blog.frontiersin.org/2022/02/22/what-happens-in-our-brain-when-we-die/
https：//www.frontiersin.org/articles/10.3389/fncom.2013.00078/full
https：//www.theguardian.com/science/2022/feb/23/does-life-flash-before-your-eyes-brain-scan-of-dying-man-suggests-its-possible
https：//www.webmd.com/brain/what-to-know-about-gamma-brain-waves
