Máy mơ: Giúp khai thác não bộ trong giai đoạn kì lạ nhất của giấc ngủ

Tất cả những gì không có ngoài đời thực, thì sẽ có trong hypnagogia.

Hàng đêm, để đi từ trạng thái tỉnh táo vào giấc ngủ, bạn phải vượt qua một vùng biên hoang dã của trạng thái nửa tỉnh nửa mê: Hypnagogia. Gọi nó là vùng biên hoang dã, bởi giai đoạn này của giấc ngủ gần như chưa được khoa học khám phá và khai thác.

Hầu hết mọi người hiếm khi dừng chân lại đây, mà chỉ đi qua hypnagogia một cách vô thức để vào với giấc ngủ. Nhưng thực tế, hypnagogia là một trong những giai đoạn trải nghiệm thần kinh hấp dẫn nhất. Nó được miêu tả là suối nguồn của sáng tạo, chứa đầy những ảo giác tuyệt vời và cũng đáng sợ, những ý tưởng không bao giờ xuất hiện trong thực tại sẽ có ở hypnagogia.

Trạng thái này kì diệu đến các tên tuổi lớn trong ngành khoa học tự nhiên như Thomas Edison, Albert Einstein, Nikola Tesla, cho đến các nhà văn như Allen Poe, Vladimir Nabokov, Mary Shelley đều từng mô tả, thậm chí khao khát nó. Từ thế kỷ 19, Thomas Edison thậm chí còn sáng tạo ra một kỹ thuật để làm chủ được giai đoạn ngủ hypnagogia của mình.

Thomas Edison ngủ trên ghế trong phòng thí nghiệm vào năm 1911.

Nếu để mọi thứ tự nhiên, trạng thái hypnagogia chỉ kéo dài vài phút và bạn còn không thể nhận ra được nó. Trong quá trình chuyển đổi từ trạng thái tỉnh vào giấc ngủ, bạn có thể được trải nghiệm những phân đoạn giấc mơ siêu ngắn. Nội dung của những giấc mơ này thường ngẫu nhiên và đa phần bạn sẽ không còn bất kỳ ký ức nào về chúng khi tỉnh dậy.

Bây giờ, nghiên cứu sinh thạc sĩ Adam Horowitz tại MIT đang dẫn đầu một nhóm nghiên cứu để thay đổi điều đó. Horowitz và các đồng nghiệp của mình tại Phòng thí nghiệm truyền thông MIT đã phát triển một thiết bị tương đối đơn giản gọi là Dormio. Thiết bị này cho phép người sử dụng giao tiếp với giai đoạn hypnagogia của giấc ngủ.

Horowitz tin rằng giai đoạn ngắn ngủi giữa trạng thái tỉnh táo và giấc ngủ chính là một suối nguồn sáng tạo, nhưng nó thường bị giấu chìm trong đại dương của giấc ngủ. Ý tưởng được đưa ra là, nếu bạn có thể bước vào giai đoạn nửa tỉnh nửa mê và rồi ra khỏi nó mà vẫn giữ được ý thức, bạn sẽ thu được những lợi ích từ trạng thái tư duy kết hợp mạnh mẽ, chính là thứ tạo ra đặc trưng của những giấc mơ siêu ngắn và kì lạ mà bạn trải nghiệm trên đường vào giấc ngủ.

Cho đến nay, Horowitz đã thử nghiệm thiết bị Dormio trên 8 đối tượng và nhận thấy rằng nó có thể tối đa hóa đáng kể thời lượng người dùng ở trong trạng thái giữa sự tỉnh táo và giấc ngủ. Hơn thế nữa, Dormio còn có thể định hình nội dung các giấc mơ siêu ngắn mà họ trải nghiệm.

Nói cách khác, các nhà nghiên cứu MIT đã phát triển được một thiết bị giá rẻ, cho phép người dùng giao tiếp với giấc ngủ của họ.

Khi nào thì một người đang ngủ thực sự ngủ?

Hypnagogia là tên khoa học của trạng thái ngắn ngủi nửa tỉnh nửa mê trước giấc ngủ. Bản thân nó vẫn là một điều bí ẩn đối với các nhà thần kinh học. Lý do vì các nhà khoa học còn nhiều tranh cãi và chưa thống nhất trong việc xác định khi nào một người thực sự ngủ.

Nó giống như cố gắng xác định khi nào một người "thực sự" chết: Là khi trái tim ngừng đập, khi họ mất ý thức, hay khi các tế bào cuối cùng ngừng sao chép?

Tuy nhiên, một điều chắc chắn, hypnagogia là một hiện tượng tự nhiên mà hầu như tất cả chúng ta đều gặp mỗi đêm. “Hình ảnh hay ảo giác trong hypnagogia là một trạng thái bình thường của ý thức khi nó chuyển đổi từ tỉnh táo sang giấc ngủ”, Valdas Noreika - một nhà tâm lý học ở Cambridge cho biết.

Không giống như các trạng thái khác của giấc ngủ cho phép mọi người nhận thức về nó, chẳng hạn như giấc mơ sáng suốt (lucid dream) trong giai đoạn ngủ REM, đạt tới hypnagogia không cho phép nhận thức nhưng cũng không yêu cầu chúng ta phải tập luyện để đạt tới các hiệu ứng của nó.

Hypnagogia là một hiện tượng phổ biến, là một phần rất tự nhiên của nhịp sinh học.

“Những câu hỏi lớn là liệu chúng ta có sáng tạo hơn trong trạng thái ý thức này hay không và tại sao trong một số trường hợp, hypnagogia dẫn đến những giấc mơ hoàn thiện, trong khi đó, những trường hợp khác nó dẫn sang một giấc ngủ không có giấc mơ”, Noreika nói thêm.

Một người tình nguyện trong phòng thí nghiệm của Horowitz.

Sẽ rất khó khăn để xác định chính xác một người đang ở trong giai đoạn hypnagogia hay không, bởi họ thể hiện hành vi đặc trưng của cả giấc ngủ và giai đoạn còn tỉnh táo. Thậm chí từ cả góc nhìn chủ quan của người trong hypnagogia và khách quan từ quan sát của người ngoài cũng không phân biệt được.

Về mặt kỹ thuật, hypnagogia xảy ra trong giai đoạn 1 của giấc ngủ. Đó là giai đoạn sớm đến nỗi nếu bạn bị đánh thức dậy ở giai đoạn này, bạn còn không biết rằng mình đã vừa ngủ được một lúc. Trong giai đoạn 1 của giấc ngủ, người ngủ vẫn có thể phản hồi khi ai đó đang nói chuyện với họ.

Hơn nữa, mọi người bị đánh thức từ giai đoạn hypnagogia thường báo cáo các ảo giác thị giác và thính giác mạnh mẽ hoặc việc họ trải nghiệm những giấc mơ siêu ngắn. Nhưng giống như bản thân giấc ngủ, những gì được coi là một "giấc mơ" vẫn là chủ đề gây tranh luận giữa các nhà thần kinh học.

Những trải nghiệm kỳ lạ từ hypnagogia giải thích tại sao ngay cả những nhà khoa học và nghệ sĩ nổi tiếng trong lịch sử cũng khao khát giữ được ý thức trong giai đoạn hypnagogia.

Thomas Edison, Edgar Allen Poe, Vladimir Nabokov, Mary Shelley, Albert Einstein, Salvador Dali, August Kekule, và Richard Wagner đều bày tỏ niềm đam mê với hypnagogia, và cho rằng trải nghiệm của họ trong khu vực giao thoa này đem lại một óc sáng tạo, thần trí bùng nổ.

Ý tưởng cho rằng: “tiếp cận có ý thức với các nguồn lực tiềm ẩn trong tiềm thức” là gốc rễ của sự sáng tạo cũng được nhắc lại và phát triển một cách khoa học hơn bởi nhà sinh vật học từng đoạt giải Nobel Eric Kandel trong thập niên 90.

Sẽ không có gì quá ngạc nhiên khi biết nhiều người trong số những thiên tài kể trên thực sự đã tập ý thức trong giai đoạn hypnagogia để gặt hái những lợi ích sáng tạo của nó.

Ví dụ nổi tiếng nhất của việc chủ động tìm kiếm hypnagogia có lẽ là những viên bi thép của Thomas Edison. Theo những câu chuyện kể lại, Edison đã có thể đi vào và ở trong hypnagogia bằng cách nắm những viên vi sắt trong tay khi bắt đầu đi ngủ.

Nếu ông ấy ngủ thiếp đi, cơ bắp thả lỏng và thư giãn chắc chắn sẽ khiến những viên bi sắt trôi khỏi tay và rơi xuống sàn nhà. Tiếng động từ đó sẽ khiến Edion thức dậy và trở lại với sự tỉnh táo. Với những giấc ngủ siêu ngắn này, Edison sẽ không bao giờ rơi vào giấc ngủ hoàn thiện, và ông sẽ trải nghiệm được những ảo giác kỳ lạ và những đặc trưng của hypnagogia.

"Tất cả những nhà tư tưởng lớn kể trên đều viết rất hay về trạng thái này của tâm trí, nơi thế giới bắt đầu tan biến, và bạn vẫn có nhận thức về việc đi vào vô thức với những ký ức trộn lẫn với ảo giác", Horowitz nói. "Hypnagogia là thứ rất chất, nhưng cách tốt nhất mà mọi người có được để đi vào nó chỉ là thả một viên bi thép".

Dormio, nằm trong tập hợp các sáng kiến của phòng thí nghiệm MIT Media Lab nhằm giao tiếp với giấc ngủ, về bản chất là một phiên bản thế kỷ 21 của kỹ thuật Edison từng sử dụng.

Dormio được mệnh danh là cỗ máy mơ, cho phép chúng ta giao tiếp với giai đoạn hypnagogia.

Máy mơ

Hiện tại, Dormio đã trải qua hai phiên bản phát triển, Horowitz cho biết ông và các cộng tác viên của mình đang làm việc với phiên bản thứ ba. Thế hệ đầu tiên của Dormio gồm một vi điều khiển Arduino được gắn vào một chiếc găng tay với bộ cảm biến áp suất nhỏ trong lòng bàn tay. Nó được Horowitz thiết kế cùng các đồng nghiệp Ishaan Grover, Sophia Yang và Pedro Reynolds Cuéllar.

Một người đeo chiếc găng tay này trước khi đi ngủ và siết chặt bàn tay của họ lại thành nắm đấm. Động tác này sẽ gây áp lực lên cảm biến. Cùng lúc đó, các cảm biến điện não đồ (EEG) theo dõi hoạt động của não bộ.

Khi cảm biến ở tay và đầu phát hiện rằng cơ của người đó đang thư giãn và sóng não đang thay đổi khi họ ngủ, nó kích hoạt một robot Jibo gần đó phát ra các cụm từ được lập trình sẵn. Cụm từ này có chức năng mồi cho bộ não của người ngủ thay đổi nội dung của giấc mơ dựa trên những gì mà con robot Jibo đã nói.

Tuy nhiên, có một số vấn đề với phiên bản đầu tiên này. Thứ nhất, các thiết bị EEG khá đắt tiền để người dùng phổ thông có thể sử dụng. Và để phân tích và hiểu các tín hiệu điện não đồ ấy cũng khá phức tạp. Ngoài ra, các cảm biến trong lòng bàn tay chỉ có hai trạng thái — bật hoặc tắt — trong khi sự khởi nguồn của giấc ngủ xảy ra dần dần.

Để khắc phục những thiếu sót này, Horowitz và các cộng sự đã thiết kế một phiên bản mới của Dormio, thay các cảm biến bật tắt trong lòng bàn tay thành cảm biến uốn, giúp đo được dải độ căng cơ ở mức độ chi tiết hơn nhiều.

Điều này có nghĩa là các nhà nghiên cứu có thể theo dõi một người dần dần rơi vào giấc ngủ bằng sự thả lỏng dần dần của cơ bắp. Họ cũng sử dụng các phương pháp theo dõi tín hiệu sinh học đơn giản hơn, ví dụ như nhịp tim, để thay thế cho điện não đồ EEG. Nhiệm vụ của robot Jibo bây giờ được chuyển cho một ứng dụng trên smartphone.

Horowitz cho biết Dormio thế hệ thứ ba sẽ hoạt động chỉ bằng cách theo dõi chuyển động mí mắt. Càng phát triển, Dormio sẽ càng trở nên rẻ, dễ sử dụng và thoải mái hơn đối với người dùng. Nó cũng không xâm lấn để giúp người dùng dễ ngủ hơn khi sử dụng.

Horowitz đã thử nghiệm phiên bản đầu tiên của Dormio trên 6 tình nguyện viên đến từ MIT. Những người tham gia sẽ đến phòng thí nghiệm vào đầu buổi tối và nằm trên một chiếc ghế dài để đi ngủ. Khi họ đang ngủ, robot Jibo sẽ nhắc họ bằng một trong hai cụm từ: “hãy nhớ nghĩ về một con thỏ” hoặc “hãy nhớ nghĩ về một cái nĩa”. Khi hệ thống Dormio phát hiện những người tham gia đã ngủ, robot sẽ gọi tên của họ và nói "bạn đang ngủ".

Điều này tương đương với việc Edison đánh rơi những viên bi thép của mình, nhưng mục tiêu của Dormio không phải là đánh thức họ hoàn toàn. Thay vào đó, hệ thống chỉ ngăn chặn người dùng rơi vào giấc ngủ sâu hơn. Điều này sẽ khiến họ nán lại được trong trạng thái hypnagogia. Một khi các tình nguyện viên làm được điều đó, robot Jibo sẽ hỏi họ đang nghĩ những gì và ghi lại câu trả lời ấy.

Theo kết quả của Horowitz được trình bày trong hội nghị Computer-Human Interface ở Montreal hồi tháng Tư, mặc dù không phải tất cả các tình nguyện viên đều nhớ những gì họ nói với robot, nhưng “tất cả họ đều nhớ và báo cáo rằng mình nhìn thấy từ được nhắc trong giấc mơ, điều này cho thấy thành công của việc gieo ý niệm và gợi nhớ lại các kích thích trong trạng thái mơ màng như đã nói”.

"Điều này có nghĩa là chúng tôi có một hệ thống khả thi để kiểm soát giấc mơ", Horowitz khẳng định.

Một tình nguyện viên đang thử nghiệm Dormio.

Nhưng Dormio không chỉ để thao túng giấc mơ. Horowitz muốn xem liệu việc tiếp cận với những giấc mơ siêu ngắn ý thức được có tăng cường được sự sáng tạo giống như Edison và những người khác thèm muốn hay không.

Khi các tình nguyện viên của Horowitz hoàn thành ba vòng thử nghiệm với Dormio, họ đã được yêu cầu làm một bài thử nghiệm sự sáng tạo kinh điển có tên là "Alternative Uses Task".

Như tên gọi của nó, bài kiểm tra này yêu cầu những người tham gia phải tưởng tượng ra nhiều nhất có thể những cách sử dụng cho một đồ vật. Các tình nguyện viên cũng được yêu cầu viết một câu chuyện sáng tạo dựa trên những từ được cho trước.

Mặc dù khả năng sáng tạo nổi tiếng là một thứ khó đo lường được theo bất kỳ cách khách quan nào, kết quả cho thấy sử dụng Dormio tăng cường được khả năng sáng tạo so với không sử dụng.

Những tình nguyện viên chỉ mất trung bình 158 giây để sáng tác ra câu chuyện sáng tạo của mình sau khi trải qua trạng thái hypnagogia. 5 trong số 6 tình nguyện viên đạt điểm cao hơn trong bài kiểm tra Alternative Uses Task sau khi sử dụng Dormio.

Khi được hỏi để đánh giá chủ quan, 4 tình nguyện viên nói rằng những ý tưởng họ tạo ra trong thời gian hypnagogia là thứ họ cảm thấy cực kỳ sáng tạo.

"Ý tưởng không đến từ chính tôi, chúng chỉ lướt qua đầu tôi mà thôi", một tình nguyện viên báo cáo. "Tôi cảm thấy mình không thực sự thuộc về nơi nào, bên trong không gian hư không này, nơi tất cả những ý tưởng này tồn tại, nó có nghĩa là không gian hư không này chính là nơi tất cả những ý tưởng tồn tại".

"Lý do bạn đạt được những cách xử lý thông tin khác nhau là bởi vì bộ não bạn không còn là chính nó lúc giấc ngủ khởi phát", Horowitz nói.

"Bạn mất rất nhiều chức năng ở vùng não phía trước, có nghĩa là bạn đang lên đồng, bạn có cảm giác mất tự chủ, mất cảm giác về thời gian, mất cảm giác về không gian, và mọi người sẽ đi vào lối tư duy phân tách, chính là thứ liên quan chặt chẽ với việc đưa ra các giải pháp sáng tạo và kỳ lạ, những giải pháp mà bạn sẽ bỏ qua nếu hoàn toàn tỉnh táo”.

Tương lai của Dormio

Ý tưởng giao tiếp với ước mơ để thúc đẩy óc sáng tạo một cách tự nhiên rất hấp dẫn, nhưng đó vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu mới nổi, đòi hỏi nhiều thử nghiệm hơn nữa. Hiện tại, Horowitz đang thử nghiệm phiên bản Dormio thế hệ thứ hai trên một nhóm người lớn hơn để tìm hiểu cách thức mà Dormio ảnh hưởng đến giai đoạn hypnagogia.

Ngoài việc thu thập thêm dữ liệu từ tình nguyện viên, anh và các cộng sự cũng đang nghiên cứu phát triển một phiên bản Dormio mới, có khả năng phát hiện sự khởi phát của hypnagogia chỉ bằng theo dõi chuyển động của mí mắt.

Trong khi đó, các nhà nghiên cứu khác như Noreika đang tìm cách phát hiện những cơ chế thần kinh đằng sau hypnagogia. Đó là một hiện tượng khó giải thích vì hiệu ứng của nó thay đổi từ việc trải nghiệm những ảo giác và giấc mơ sống động đến sự hiện diện trong tâm trí của các cụm từ mà ít liên quan đến suy nghĩ của một người trước khi họ rơi vào giấc ngủ.

“Trong khi cơ chế thần kinh của hypnagogia chưa được nghiên cứu đầy đủ, có vẻ như sự kiểm soát cứng nhắc của phần não trước trán bị buông lỏng trong giấc ngủ đã dẫn đến việc tạo ra những trải nghiệm và cảm giác không thể đoán trước được”, Noreika nói.

Dormio được kì vọng là thiết bị cho phép chúng ta điều khiển giấc mơ của mình.

Tuy nhiên, hypnagogia dường như vẫn được kết nối với kinh nghiệm sống của từng người. Điều này có nghĩa là một số người nhiều khả năng có thể gặp phải hiện tượng ngôn ngữ hơn là hình ảnh ảo giác hoặc âm thanh trong trạng thái hypnagogia của họ chẳng hạn.

Vào năm 2015, Noreika đã thực hiện nghiên cứu trên một giáo sư văn học đã nghỉ hưu. Ông ấy đến phòng thí nghiệm của Noreika để ngủ và báo cáo những trải nghiệm của mình trên đường vào giấc ngủ. Có tất cả 10 phiên thí nghiệm đã được thực hiện.

Trong những phiên này, giáo sư văn học báo cáo trạng thái hypnagogia của mình đặc trưng bởi “sự xâm nhập ngôn ngữ dữ dội, bao gồm các từ mới phát sinh một cách tự nhiên từ ngoại ngữ”. Như Noreika đã chỉ ra, “có khả năng những người không có kiến thức sâu rộng về ngôn ngữ thì không bị xâm nhập như vậy”.

Horowitz đã mô tả những mối liên hệ giữa trải nghiệm hypnagogia của từng tình nguyện viên trong các phiên Dormio của họ, với cuộc sống thực tại. Ví dụ, khi một trong những tình nguyện viên của anh ta được nhắc với từ 'cái nĩa' nó khiến anh ta lẩm bẩm “nĩa là chủ nghĩa thực dân”.

“Tôi đã hỏi anh ấy về điều đó khi anh ấy thức dậy”, Horowitz nói. “Anh ấy nói: Ồ, ở nhà tôi ăn bốc nhưng ở đây tôi có một dụng cụ bằng kim loại sắc và lạnh, thứ mà tôi dùng để đâm thức ăn và đưa vào cơ thể. Tôi đoán nó có động cơ thực dân”.

"Anh ấy nói anh có nghĩ về nĩa, nhưng chưa bao giờ nghĩ rằng anh có thể nghĩ về nó như thế. Suy nghĩ về chuyện có thể truy cập vào nhận thức, cho phép bạn nhận ra chính mình với công nghệ này khiến tôi thấy rất thú vị”, Horowitz chia sẻ.