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為什麼我們的大腦需要睡眠,睡眠不夠又會怎樣?

為什麼我們的大腦需要睡眠,睡眠不夠又會怎樣?

我們中大部分人都品嘗過睡眠缺乏的惡果:疲乏、重心不穩以及難以集中注意力等等。事實上,睡眠對我們大腦的重要性超出了你的想像。

儘管我們在睡眠的時候身體處於「關閉」的狀態,大腦卻並不會停止活躍。我們通過對睡眠時期腦電波進行探測,發現大腦在睡眠階段會存在兩種不同類型的狀態:快速眼球轉動(REM)以及慢波睡眠(slow-wave sleep)。

慢波睡眠主要出現在夜初,主要特徵是大量腦細胞出現慢節奏的電信號(每秒出現一到四次)。隨著睡眠的不斷深入,REM的比例也會逐漸升高。在REM睡眠階段,我們大腦會出現夢境,大腦的腦電波信號與清醒時候十分相似。

為什麼我們的大腦需要睡眠,睡眠不夠又會怎樣?


當我們睡眠的時候大腦在做什麼?

睡眠的作用有很多,其中之一是幫助我們記住白天的經歷,REM對於情感記憶(例如,害怕相關的記憶)或者程序性記憶(例如騎單車)等十分重要。另一方面,慢波睡眠則能夠反映我們對所謂的「正常」記憶的儲存(例如早餐吃了什麼)。

我們知道,在睡眠階段我們的過去的經歷實際上會在大腦中「重放」,對這些經歷的記憶就像是電影片段一樣能夠反覆播放。而調控這一過程的則是與大腦記憶功能息息相關的海馬區。基於大鼠的研究結果表明,當訓練大鼠逃離迷宮之後,大鼠休息時腦子裡會出現曾經的路線,這一「回放」機制會幫助腦細胞增強連接,從而增強記憶的強度。

不過,我們記住早餐吃的是什麼又有什麼用呢?事實上,這只是大腦選擇性記憶的表現。睡眠會幫助大腦選擇性地形成記憶,忘記那些不重要的,從而將相對重要的事情記下來。

關於睡眠的功能有很多的理論,其中最主流的是所謂「突觸穩態理論」。該理論認為在睡眠時大腦神經元之間會存在較弱的連接。這種連接是用於平衡我們在清醒時學習的過程中產生的連接。通過抵消作用,睡眠能夠有效「清除」不太重要的信息,從而幫助我們更好地在第二天接受新的信息。在某些情況下,這會導致記憶的深刻化。

睡眠的重要性在於保持我們大腦處於最佳狀態,隨著我們年齡的變化,睡眠狀態開始改變,因而也會產生相應的影響。嬰兒與小孩子睡眠時間很長,這可能是由於它們的大腦需要更多地學習。而隨著我們年紀增大,睡眠時間也會逐漸降低。

睡眠同時具有「清潔大腦」的作用。一項基於小鼠的研究結果表明,睡眠能夠有效清除小鼠清醒時大腦中產生的毒素,在睡眠過程中,大腦細胞之間的空間在逐漸增大,從而便於毒性分子散出。因此,充足的睡眠也能夠有效預防神經退行性疾病的發生。


睡眠不好會有什麼影響呢?

為什麼我們的大腦需要睡眠,睡眠不夠又會怎樣?

保證充足的睡眠對於注意力以及學習能力的提升十分重要,當我們缺覺時,難以集中精力獲取大量的信息,我們的反應會變慢,而且創造力也會下降,解決問題的能力會受到影響。

睡眠時間如果不夠,大腦會強制性地在清醒時進入「關閉」狀態,這種狀態會使得我們暫時性地出現失去意識。開車的時候走神會造成嚴重的交通事故,其危害並不比飲酒來的小。睡眠缺乏還會導致工作時出現意外,這些事件常發生於倒班工作的人群中。

睡眠對注意力的正面影響對於孩子們來說尤其重要。一項研究表明,睡眠時間不足會對孩子的課堂表現能力產生嚴重負面效應。


睡眠缺乏的長期效應有哪些?

長期缺乏睡眠相關的臨床研究由於受到倫理學限制難以進行,但目前臨床證據表明慢性睡眠紊亂會導致大腦出現異常現象,例如精神分裂、自閉以及阿茲海默症等。不過,其中的因果關係還有待進一步的探究。

總之,各項證據表明擁有充足的睡眠習慣對於保證大腦的健康與功能的正常至關重要。

參考文獻:

1. Graham H. Diering et al. Homer1a drives homeostatic scaling-down of excitatory synapses during sleep . Science. 2017: Vol. 355, Issue 6324, pp. 511-515

2. Tononi G et al. Sleep and the price of plasticity: from synaptic and cellular homeostasis to memory consolidation and integration. Neuron. 2014 Jan 8;81(1):12-34.

3. Sadowski JH et al. Sharp-Wave Ripples Orchestrate the Induction of Synaptic Plasticity during Reactivation of Place Cell Firing Patterns in the Hippocampus. Cell Rep. 2016 Mar 1;14(8):1916-29.

4. Chris M. Bird and Neil Burgess. The hippocampus and memory: insights from spatial processing Nature Reviews Neuroscience 9, 182–194 (2008)

5. JocelynBreton and Edwin M.Robertson. Memory Processing: The Critical Role of Neuronal Replay during Sleep. Current Biology. Volume 23, Issue 18, 23 September 2013, Pages R836-R838

6. Plihal W, Born J. Effects of early and late nocturnal sleep on declarative and procedural memory.

. J Cogn Neurosci. 1997 Jul;9(4):534-47.

7.Groch S , Wilhelm I, Diekelmann S, Born J. The role of REM sleep in the processing of emotional memories: evidence from behavior and event-related potentials. Neurobiol Learn Mem. 2013 Jan;99:1-9.

來源:生物谷

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