克里斯托弗·诺兰的电影《盗梦空间》讲述了一个我们能够进入彼此梦境、并积极引导梦境走向以植入想法的时代。
这部电影提出了我们对梦境神经科学了解多少的问题。由于需要侵入性实验，神经科学通常与非人类动物打交道，这带来了重大困难：你怎么知道一只老鼠在做梦？你不能在快速眼动睡眠期间唤醒它并询问。（好吧，你可以，但别指望得到连贯的回答。）没有被普遍接受的客观指标表明一个人或动物正在做梦，而不是仅仅在睡觉。但是，我们仍然可以通过研究睡眠的神经科学来学习一些有用的东西。
多年来，睡眠的神经科学告诉了我们一些重要的事情。例如，我们知道我们的睡眠和清醒模式（“昼夜节律”）很大程度上是基于视交叉上核的活动，这是一组米粒大小的细胞，位于我们眼睛的视神经交叉点上方。我们知道，我们的自由运行节律——如果我们完全处于黑暗中，没有任何太阳活动迹象——略超过24小时，并且节律的长度会受到大麻素等物质的影响。我们知道，一个做梦的人的大脑活动与一个清醒的人非常相似——如果不是因为我们在做梦时身体会瘫痪，我们可能会做很多后悔的事情。
虽然我们在理解睡眠方面取得了很大进展，但在理解做梦方面还有很长的路要走。梦境的挑战可能与理解意识本身一样大，那就是梦境的主观性。例如，我们知道在人类的快速眼动睡眠期间会出现生动的梦境。我们也知道其他动物也有快速眼动睡眠。它们也做梦吗？我们怎么知道，因为，正如我上面提到的，我们不能在快速眼动睡眠期间唤醒它们并询问（就像我们对人类确定这个事实那样）？我们如何从快速眼动睡眠的存在等客观事实过渡到粉红色大象沿着高压电线蹦跳（来自我自己的一个梦）等主观事实，这就像从神经元放电到意识一样不清楚。尽管如此，关于啮齿动物和鸣禽中快速眼动睡眠的神经元相关物方面已经进行了大量研究。
近期研究中最有趣的发现是，在睡眠期间，大脑似乎会“回放”白天发生的活动模式。例如，Matt Wilson及其同事发现，“位置细胞”的活动模式——当动物（在本实验中是啮齿动物）在白天走过特定路径时，大脑细胞会像留下在森林中的姜饼人留下的面包屑一样亮起——而这种回放似乎是动物学习其所走路径的关键。在鸟类歌唱方面，通过Dan Margoliash等人的研究，我们了解到鸟类在睡眠时会回放几乎与唱歌相同的活动模式，而且这似乎对鸟类从其老师那里学习歌曲至关重要。为什么大脑会在晚上回放白天的活动模式？这还没有完全被理解，但对记忆研究的一些背景知识有助于解释一种假说。
众所周知，海马体负责获取新记忆。没有它，我们仍然拥有过去的记忆，但任何发生的新事物都会完全丢失（想想电影《记忆碎片》，这是克里斯托弗·诺兰之前的电影之一）——我们被困在持续的当下。现实中的患者HM在多年前，在他因尝试性手术切除海马体以治愈癫痫病后，就教会了我们这一点。他和许多类似的病例，除了失去海马体之前一段时间（通常是几个月）发生的事件之外，所有记忆都丢失了。随着时间的推移，人们提出了一种想法，即海马体可能通过睡眠期间的反复回放来“训练”大脑其他区域的神经网络来存储记忆。就像蟋蟀在夜晚试图吸引雌性一样，在记忆的世界里，没有什么比持续的重复更成功了。
因此，如果在大脑的快速眼动睡眠期间，它正在重复清醒时期的活动模式，那么这个过程也许有助于大脑长期记住那些暂时存储在海马体中的项目。
这些在啮齿动物和鸣禽身上进行的研究未能理解的是所有奇怪的主观梦境体验的基础——例如，为什么我们在梦境中似乎借用现实经历，同时又加入大量来自其他地方的内容。梦境的这一方面似乎对于任何希望构建像《盗梦空间》那样的梦境体验的希望至关重要。仅仅重复白天的大脑模式并没有多少创造潜力。
在这些以及许多其他关于做梦的谜团得到解决之前，研究表明，构建梦境的最佳方法是构建你在清醒期间的体验，因为做梦似乎很大程度上是关于学习你在清醒时接触到的模式。我们对这种联系的理解还不够清晰，无法考虑通过结构化我们清醒时的行为来设计梦境，但也许随着进一步的研究，我们将达到这样一个阶段，即我们可以对自己的想法进行“盗梦”。
图片：米德兰兹老鼠俱乐部更正：2010年8月11日：“……神经科学通常与动物合作，而不是人类……”修改为“……神经科学通常与非人类动物合作。”关于昼夜节律长度的引用也已调整。2010年8月12日：“……对鸟类学习其超过一百万个音节的庞大曲目至关重要”改为“……对鸟类从其老师那里学习歌曲至关重要。”
