Hoạt động điện não trong giấc mơ: sóng REM, NREM, micro-arousals

Giấc ngủ của con người gồm hai trạng thái chính: ngủ chuyển động mắt nhanh (REM) và ngủ không cử động mắt nhanh (NREM). Mỗi trạng thái có kiểu sóng điện não đặc trưng, liên quan chặt chẽ đến việc hình thành và đặc điểm của giấc mơ. Ngoài ra, trong quá trình ngủ còn xuất hiện những micro-arousal (tỉnh giấc vi mô) các đợt thức tỉnh cực ngắn đóng vai trò quan trọng đối với trải nghiệm mơ và khả năng nhớ lại giấc mơ. Dưới đây, chúng ta sẽ tìm hiểu một cách dễ hiểu nhưng chính xác về:

(1) sự khác biệt giữa các loại sóng não trong REM và NREM,

(2) cơ chế của micro-arousals và vai trò của chúng trong giấc mơ,

(3) mối liên hệ giữa các hoạt động điện não này với nội dung hoặc cường độ (độ sinh động, cảm xúc) của giấc mơ.

Nội dung

Sóng não trong giấc ngủ REM và NREM

Con người trải qua nhiều chu kỳ ngủ mỗi đêm, xen kẽ giữa giai đoạn NREM và REM.

Ngủ NREM (Non-Rapid Eye Movement)tức ngủ không chuyển động mắt nhanh, chiếm khoảng 75–80% tổng thời gian ngủ. Đây là giai đoạn não bộ chủ yếu nghỉ ngơi và phục hồi, đặc biệt là giai đoạn N3 (ngủ sâu).
Ngủ REM (Rapid Eye Movement) tức ngủ chuyển động mắt nhanh, chiếm khoảng 20–25% tổng thời gian ngủ. Đây là giai đoạn nổi bật với các giấc mơ sống động và cảm xúc mạnh.

Mỗi giai đoạn ngủ thể hiện bằng một mẫu hình sóng điện não (EEG) đặc trưng:

NREM giai đoạn N1 (ngủ nông):

Xuất hiện chủ yếu sóng theta (tần số ~4–7 Hz), biên độ thấp. Đây là giai đoạn ru ngủ rất nhẹ, chiếm khoảng 5% tổng thời gian ngủ.

NREM giai đoạn N2 (ngủ nông hơn):

Sóng nền chậm lại đôi chút, xuất hiện các đợt thoi ngủ (sleep spindles, ~12–15 Hz) và phức hợp K (K-complex) những sóng nhọn biên độ lớn, kéo dài khoảng 0,5–1 giây . Giai đoạn N2 chiếm tỷ lệ lớn nhất (~45% thời gian ngủ). Các thoi ngủ là những đợt bùng phát xung điện não ngắn, được cho là quan trọng cho việc củng cố trí nhớ của não bộ (Caporro et al., 2012).

NREM giai đoạn N3 (ngủ sâu, ngủ sóng chậm):

Sóng điện não delta rất chậm (< 4 Hz) với biên độ rất lớn trở nên ưu thế. Đây là giai đoạn ngủ sâu nhất, khó đánh thức nhất, chiếm khoảng 20–25% thời gian ngủ. N3 được gọi là ngủ sóng chậm vì đặc trưng bởi các sóng chậm tần số thấp, biên độ cao, phản ánh hoạt động điện não được đồng bộ hóa mạnh. Trong giai đoạn này cơ thể nghỉ ngơi và phục hồi, và hầu như không có hoặc rất ít hoạt động mơ có cốt truyện rõ ràng.

Ngủ REM (giấc ngủ cử động mắt nhanh):

Freud đã từng mô tả giấc ngủ nói chung (trước khi EEG ra đời) như một “rào chắn bảo vệ tâm lý”, giúp tránh bị xáo trộn bởi những xung động (Freud, 1900/1913). Ngày nay, NREM – đặc biệt là N3 – được xem là thời gian để não “dọn dẹp rác synapse”, tiết kiệm năng lượng và phục hồi cấu trúc (Hobson, 2002, tr. 72-74).

Sóng điện não trong REM nhanh và không đồng bộ, kiểu “hỗn hợp tần số cao, biên độ thấp” tương tự như lúc thức tỉnh. Chính trong REM mà phần lớn các giấc mơ sống động, giàu cảm xúc, kỳ quái xuất hiện. Hobson và McCarley (1977) đã đề xuất mô hình “Activation-Synthesis”, cho rằng các xung động tự phát từ thân não kích hoạt vỏ não, tạo ra những hình ảnh hỗn loạn mà não “sắp xếp lại” thành câu chuyện mơ (Freud thì coi đây là sự “thỏa mãn mong muốn được ngụy trang”).

Thật vậy, EEG của REM cho thấy nhiều sóng beta (15–30 Hz) giống trạng thái tỉnh táo. Vì não bộ hoạt động tích cực còn cơ thể lại trong trạng thái tê liệt, REM đôi khi được gọi là “giấc ngủ nghịch lý”. REM thường khởi phát ~90 phút sau khi ngủ và lặp lại theo chu kỳ ~90 phút. Thời gian REM kéo dài hơn ở nửa sau của đêm ngủ. Trong REM, mắt đảo nhanh dưới mi mắt, nhịp tim và nhịp thở trở nên thất thường, còn các cơ bắp thì bị “đóng băng” (mất trương lực cơ) cơ thể gần như tê liệt ngoại trừ cơ mắt và cơ hô hấp. Giai đoạn REM gắn liền với giấc mơ sống động: hầu hết những giấc mơ rõ ràng, nhiều hình ảnh xảy ra trong REM.

Nói một cách đơn giản, NREM (đặc biệt là N3) có sóng não chậm hơn (delta) và đồng bộ hơn, còn REM có sóng não nhanh, hỗn loạn hơn, gần giống trạng thái thức. Sự khác biệt này tạo nên hai “bối cảnh” hoạt động não khi ngủ: một bên là não bộ lặng lẽ, đồng bộ trong giấc ngủ sâu, bên kia là não bộ sôi động trong giấc ngủ mơ REM. Chính sự sôi động về điện não trong REM giải thích vì sao REM gắn liền với những giấc mơ phong phú – vỏ não lúc này hoạt động gần mức khi tỉnh, cho phép tạo ra hình ảnh, cảm xúc và câu chuyện trong mơ. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng mơ không chỉ xảy ra trong REM. Giấc mơ cũng có thể xuất hiện trong NREM, dù thường ngắn và đơn giản hơn.

Các nghiên cứu đã chỉ ra mơ trong NREM nhìn chung “ngắn hơn, ít sinh động hơn, tính ý niệm nhiều hơn, bớt kỳ quái và cảm xúc hơn” so với mơ trong REM. Nói cách khác, giấc mơ NREM thường giống như những ý nghĩ hoặc hình ảnh rời rạc, còn giấc mơ REM thường là những câu chuyện sống động, giàu cảm xúc. Dù vậy, vào cuối đêm (giai đoạn gần sáng), những giấc mơ trong NREM muộn có thể sinh động không kém gì giấc mơ REM, điều này trùng khớp với thực tế là cuối đêm não ít sóng delta chậm hơn, hoạt động điện não NREM trở nên gần với REM hơn, cho phép giấc mơ phong phú hình thành.

Ví dụ: Nghiên cứu EEG cho thấy khi ngủ NREM mà xuất hiện ít sóng delta chậm (não hoạt động “tỉnh táo” hơn bình thường) chẳng hạn ngay sau một phức hợp K hoặc khi có nhiều thoi ngủ nhanh thì khả năng báo mơ tăng lên rõ rệt. Ngược lại, khi não ở trạng thái sóng chậm delta rất mạnh (như trong N3 sâu đầu đêm), chúng ta thường “trống rỗng” hoặc chỉ mơ những mảnh hình ảnh đơn giản, do hoạt động điện não đồng bộ chậm đã “ngăn cản” não tạo trải nghiệm có ý thức rõ ràng.

Micro-arousals (các tỉnh giấc vi mô) và vai trò trong giấc mơ

Trong giấc ngủ, bên cạnh những lần thức giấc hoàn toàn mà ta nhớ được, còn có vô số lần thức giấc vi mô mà ta không nhớ gọi là micro-arousals (sự kích thích nhỏ). Đây là những đợt thức tỉnh rất ngắn (vài giây) xảy ra tự nhiên trong cấu trúc giấc ngủ. Theo định nghĩa của Hiệp hội Y học Giấc ngủ Hoa Kỳ (AASM), một “phản ứng thức tỉnh” (arousal) được xác định khi có “sự chuyển đổi đột ngột sang sóng điện não tần số nhanh, kéo dài tối thiểu 3 giây, sau ít nhất 10 giây ngủ ổn định trước đó”. Trong thực tế, người ta thường phân loại các đợt tỉnh giấc ngắn dưới ~15 giây là arousal vi mô, vì dài hơn mức đó thì thường người ngủ sẽ thức hẳn (tính là tỉnh giấc) (Ehrlich et al., 2024).

Nói cách khác, micro-arousal là những lần “giật mình thức dậy” rất ngắn (3–15 giây) rồi ngủ tiếp, thường chính người ngủ cũng không ý thức hay nhớ được sự kiện này.

Micro-arousals xảy ra khá thường xuyên mỗi đêm ở người khỏe mạnh cũng có, và càng nhiều hơn nếu giấc ngủ bị phân mảnh do bệnh lý. Một nghiên cứu tổng quan gần đây mô tả “Microarousals (MAs) là những đoạn thức tỉnh ngắn, dài chừng 3–15 giây, chen vào giữa giấc ngủ” (Lüthi & Nedergaard, 2025).

Bình thường, MAs xuất hiện như một phần của “vi cấu trúc giấc ngủ”, được điều hòa bởi những dao động sinh lý. Chẳng hạn, các nghiên cứu trên động vật cho thấy trong NREM, những micro-arousal có liên quan đến nhịp dao động chậm của chất dẫn truyền thần kinh noradrenaline (NA) một chất hóa học giúp đánh thức não cùng với những biến đổi của tuần hoàn não và hoạt động điện não cục bộ. Điều này dẫn đến giả thuyết rằng micro-arousals là một phần bình thường của giấc ngủ khỏe mạnh, giúp não “điều chỉnh” các chức năng phục hồi.

Thậm chí, các nhà khoa học đề xuất micro-arousal có thể “củng cố” những lợi ích phục hồi và tính dẻo của giấc ngủ (khả năng tái tổ chức kết nối thần kinh để học và nhớ). Nói một cách dễ hiểu, những lần tỉnh vi mô giống như “nhịp nghỉ” ngắn giúp não bộ điều chỉnh trạng thái, có thể giúp duy trì sự cân bằng hóa học và hỗ trợ quá trình củng cố trí nhớ trong khi ngủ.

Mặc dù bản thân người ngủ không nhận biết, các kích thích nhỏ (micro-arousal) có ảnh hưởng đáng kể đến giấc mơ. Trước hết, micro-arousal thường xảy ra ở điểm chuyển giao giữa các chu kỳ NREM-REM, hoặc ngay sau một pha REM kết thúc. Nhiều khi, mỗi khi kết thúc một giấc mơ REM, não “giật mình” tỉnh vài giây rồi mới chuyển sang chu kỳ mới, đây chính là micro-arousal, giúp “đánh dấu” phân đoạn các giấc mơ trong đêm.

Đặc biệt, micro-arousal quyết định việc ta có nhớ giấc mơ hay không. Các nghiên cứu hồi sức gợi ý rằng nếu một giấc mơ (dù REM hay NREM) được nối tiếp bởi một micro-arousal ngay trước khi thức dậy hẳn, người ngủ dễ nhớ lại nội dung mơ hơn. Thực nghiệm cho thấy “nội dung giấc mơ rất dễ được hồi tưởng nếu trước khi thức dậy có một đợt micro-arousal” (Siclari et al., 2018).

Ngược lại, nếu ta chuyển từ ngủ sâu sang thức dậy mà không qua một đợt tỉnh vi mô nào, ta thường quên sạch mình vừa mơ gì. Điều này dẫn đến “mô hình arousal-ký ức” giải thích hiện tượng nhớ/quên giấc mơ: não cần một chút tỉnh táo để “ghi lại” ký ức về giấc mơ vào bộ nhớ dài hạn. Quả thật, quan sát bằng EEG cho thấy kích hoạt nhẹ các vùng vỏ não trước trán kèm micro-arousal trong NREM liên quan chặt chẽ đến việc nhớ lại giấc mơ sáng hôm sau (Gnoni et al., 2020; Siclari et al., 2017).

Micro-arousals cũng là “cầu nối” giữa kích thích bên ngoài và giấc mơ. Thông thường, khi có tác nhân bên ngoài (tiếng động, chạm nhẹ, ánh sáng, v.v.) tác động trong lúc ngủ, não có hai lựa chọn: hoặc thức giấc hoàn toàn hoặc tiếp tục ngủ và tìm cách tích hợp kích thích đó vào giấc mơ. Nghiên cứu gợi ý rằng nhiều khi não chọn cách sau cụ thể, kích thích bên ngoài có thể gây ra một “micro-arousal” kích thích đủ để não nhận biết tín hiệu, nhưng không đủ để làm ta tỉnh ngủ, nhờ đó tín hiệu được “nhúng” vào nội dung giấc mơ.

Chẳng hạn, tiếng đồng hồ báo thức có thể được “nghe thấy” trong mơ như tiếng chuông điện thoại, hay cảm giác lạnh có thể biến thành yếu tố thời tiết trong giấc mơ tất cả diễn ra mà ta không tỉnh hẳn. Như một bài báo mô tả: “các tác nhân kích thích được đưa vào giấc mơ gây ra một dạng micro-arousal làm người ngủ tỉnh nhẹ để họ nhận biết nó, nhưng không đủ để đánh thức hoàn toàn”.

Cơ chế này giải thích tại sao một số âm thanh, ánh sáng có thể “len lỏi” vào nội dung giấc mơ, thay vì đánh thức ta dậy ngay. Tuy vậy, cũng cần nói rõ rằng đây vẫn là giả thuyết, và “chỉ có ít bằng chứng trực tiếp về tương quan thần kinh của hiện tượng này” nghĩa là khoa học vẫn đang tiếp tục nghiên cứu cách chính xác mà não tích hợp kích thích vào mơ.

Tóm lại, micro-arousal là những mẩu thức giấc rất ngắn nhưng quan trọng trong giấc ngủ. Chúng phổ biến và có thể có lợi ở mức độ vừa phải (giúp não điều chỉnh, củng cố ký ức…), nhưng nếu xảy ra quá nhiều (như trong rối loạn ngưng thở khi ngủ, hội chứng chân không yên, etc.), giấc ngủ sẽ bị phân mảnh dẫn đến mệt mỏi ban ngày.

Đối với giấc mơ, micro-arousals vừa giúp “thu hoạch” ký ức giấc mơ, vừa tạo cơ hội cho các yếu tố bên ngoài xâm nhập vào giấc mơ. Do đó, chúng là cầu nối giữa hoạt động điện não vô thức trong lúc ngủ với ý thức và trí nhớ của chúng ta.

Hoạt động điện não và nội dung/cường độ của giấc mơ

Hoạt động điện não trong giấc ngủ ảnh hưởng trực tiếp đến nội dung và cường độ giấc mơ. Những kiểu sóng và vùng não hoạt động khác nhau sẽ tạo nên trải nghiệm mơ khác nhau từ mơ nhạt nhòa, ít cảm xúc đến mơ sống động, mãnh liệt.

Trước hết, như đã đề cập, mức độ “thức” của não (thể hiện qua tần số sóng não) quyết định độ sống động của giấc mơ. Khi điện não chủ yếu là sóng chậm delta (như NREM sâu), não ít khả năng tạo ra hình ảnh phức tạp, giấc mơ nếu có sẽ kém sinh động, ít cảm xúc. Ngược lại, khi điện não có nhiều sóng nhanh hỗn hợp (beta/gamma) như trong REM, não hoạt động gần như lúc thức nên giấc mơ trở nên phong phú, đầy hình ảnh và cảm xúc. Một nhà nghiên cứu diễn đạt: trong REM, “giảm hoạt động ở một phần vỏ trước trán có thể giải thích tính kỳ quái, thiếu logic của giấc mơ; đồng thời, “tăng hoạt động ở hệ viền, đặc biệt là hạch hạnh nhân (amygdala), được cho là nằm dưới sự mãnh liệt về cảm xúc của các giấc mơ” (Schwartz & Maquet, 2002).

Nói cách khác, sóng não REM cho thấy vùng cảm xúc (hệ viền) bùng nổ hoạt động, trong khi vùng kiểm soát lý trí (vỏ não trước trán) lại “im ắng”, dẫn đến những giấc mơ REM thường đầy cảm xúc mạnh (sợ hãi, vui sướng…) và thiếu sự tỉnh táo logic (ta chấp nhận cả những tình huống phi lý trong mơ). Điều này giải thích tại sao những cơn ác mộng đáng sợ thường xảy ra vào lúc gần sáng khi REM nhiều hạch hạnh nhân hoạt động mạnh gây cảm xúc sợ hãi tột độ, và thường kết thúc bằng việc người ngủ giật mình tỉnh giấc (micro-arousal hoặc thức hẳn) cùng nhịp tim đập nhanh.

Thật vậy, chụp não cho thấy trong giấc ngủ REM, lưu lượng máu và hoạt động thần kinh tăng mạnh ở các vùng cảm xúc như hạch hạnh nhân, hồi hải mã, v.v…, đồng thời giảm ở vỏ não trước trán – điều này tương ứng với tính cảm xúc cao và khả năng tự kiểm soát thấp trong mơ.

Ngoài “cường độ” cảm xúc, nội dung cụ thể của giấc mơ cũng liên hệ đến hoạt động não nhất định. Các thí nghiệm dùng EEG đa kênh và fMRI cho thấy **khi người ngủ mơ thấy một loại trải nghiệm nào đó, các vùng não tương ứng cũng kích hoạt giống như khi thức】. Ví dụ, mơ thấy gương mặt ai đó sẽ kích thích vùng nhận diện khuôn mặt (khu vực dưới chẩm), mơ thấy chuyển động sẽ kích thích vùng vận động; mơ có hội thoại thì vùng ngôn ngữ hoạt động, v.v. Nghiên cứu năm 2017 của Siclari và cộng sự cho thấy cả trong REM lẫn NREM, khi báo mơ (so với khi không mơ), các vùng vỏ não phía sau (chẩm-thái dương) đều có mức sóng nhanh tăng cao, tạo thành một “điểm nóng” phía sau liên quan đến trải nghiệm hình ảnh trong mơ.

Hơn nữa, mức tăng sóng nhanh cục bộ ở những vùng khác nhau tương ứng với nội dung mơ khác nhau: ví dụ vùng nhận diện gương mặt hoạt động khi mơ thấy người, vùng thị giác không gian hoạt động khi mơ về bối cảnh không gian, vùng ngôn ngữ khi mơ nói chuyện, v.v. Những kết quả này gợi ý rằng não bộ “dựng” nên giấc mơ bằng cách kích hoạt các mạng lưới thần kinh giống như khi ta trải nghiệm thật, chỉ khác là mức độ và sự phối hợp có phần hỗn loạn do thiếu kiểm soát của vỏ não trước trán.

Cuối cùng, micro-arousals cũng có ảnh hưởng đến nội dung và độ “đậm” của giấc mơ. Như đã nói, micro-arousal có thể đưa yếu tố bên ngoài vào giấc mơ (như tiếng động, cảm giác… trở thành một phần bối cảnh mơ). Mặt khác, micro-arousal, với sự “le lói” của ý thức, có thể tạm thời tăng mức tỉnh táo trong mơ, đôi khi tạo nên những khoảnh khắc nhận biết mình đang mơ (lucid dream).

Thật vậy, giả thuyết của Hobson cho rằng nếu trong REM xuất hiện một đợt hoạt hóa vùng vỏ trước trán (vốn bị “tắt” trong REM), người ngủ có thể ý thức được mình đang mơ, tức là trải nghiệm giấc mơ sáng suốt. Một thí nghiệm đã dùng dòng điện xoay chiều kích thích não ở tần số gamma (~40 Hz) trong khi ngủ REM và nhận thấy tỷ lệ mơ sáng suốt tăng lên. Điều này cho thấy hoạt động điện não tần số cao (gamma) và micro-arousal vùng trán có thể giúp nâng cao mức độ tỉnh táo trong mơ, biến đổi trải nghiệm mơ.

Tóm lại, “bức tranh điện não” quyết định diện mạo của giấc mơ. Sóng não chậm đồng bộ tạo nên những giấc mơ mờ nhạt hoặc không xuất hiện mơ, trong khi sóng não nhanh hỗn độn (như REM) tạo nên những giấc mơ sống động và đầy cảm xúc. Sự tham gia của các vùng não cảm xúc làm tăng cường độ cảm xúc trong mơ, còn sự thiếu vắng giám sát của vùng lý trí làm giấc mơ thêm kỳ lạ. Những biến động vi mô như micro-arousals thì vừa điều chỉnh “độ sáng” của ý thức trong mơ, vừa kết nối giấc mơ với thế giới bên ngoài và trí nhớ của người mơ. Tất cả những yếu tố đó hòa quyện, khiến mỗi đêm ngủ não bộ chúng ta luân phiên đi qua những giai đoạn mơ khác nhau lúc thì êm đềm tĩnh lặng, lúc lại sôi nổi mãnh liệt phản ánh trung thực nhịp điệu phong phú của hoạt động điện não trong giấc ngủ.

Xem thêm: Bạn yêu vì bạn cần người đó hay bạn cần người đó vì bạn yêu?