為什麼睡眠要佔人生三分之一？

最新 03-26

編輯|Mandy

The Sleeping Gypsy byHenri Rousseau

睡眠差不多佔了我們人生的三分之一。然而很多人並不重視睡眠。人們對於睡眠的忽視往往來自於一個很大的誤解，認為睡眠是浪費時間，或者只是工作後的休息。實際上，睡眠是一個很關鍵的過程。睡眠期間，身體不僅會對各系統進行調節，身體五分之一的血液還會流入大腦，幫助大腦執行一些對我們的生存至關重要的事。

在馬爾克斯的《百年孤獨》中講到一種奇怪的失眠症：

「有一對夫婦收養了一個小女孩。不料這女孩患有會傳染的不眠症，不久，全村人都得了此病。

一開始沒人在意。許多人甚至因為不用睡覺而感到高興，因為當時馬孔多（故事發生的小鎮）百業待興，時間不夠。人們勤奮地工作，在短時間內就把一切都做完了，干到早晨三點就雙臂交叉地坐著，計算自鳴鐘的華爾茲舞曲有多少段曲調。想睡的人也並非由於疲乏，而是渴望做夢，他們採取各種各樣的辦法把自己弄得精疲力盡。時間長了，生活恢復正常，工作照常進行，沒人再為睡眠這沒用的習慣擔憂。但是大家很快就發現，失眠症帶來的後果是失憶。

奧雷里亞諾把家裡所有的東西都用小紙條註明它們的名稱，桌子、椅子、門……他甚至想發明一種記憶機器：每天清晨將一生獲得的知識從頭至尾複習一遍，以此來抵抗自己的遺忘。但他意識到終會有那麼一天，人們即使能通過標籤記得事物的名字，但會記不起它有什麼用。於是他不得不把小紙條記得更加細緻，比如奶牛頸後掛著的小紙條這麼寫：這是奶牛，每天早晨都應擠奶，可得牛奶，牛奶應煮沸後和咖啡混合，可得牛奶咖啡。

就這樣，人們繼續在捉摸不定的現實中生活，這種靠詞語暫時維繫的現實似乎隨時都會準備消失。由於記憶需要極高的警醒和堅強的毅力，很多人選擇了向假象的魅力屈服，任由自己出現幻覺。失眠者開始生活在模稜兩可的世界中。他們分不清現實和夢境，整天醒著做夢，在這些夢境中，不僅能看到自己的夢，也能看到別人的，於是一時間家裡彷彿到處都是人，到處都是事。由於夢境和現實混為一談，於是他們失去現實，失去過往，開始失憶。

患者開始淡忘童年的記憶，繼之以事物的名稱和概念，最後是各人的身份，以至於最終失去自我，淪為沒有過往的白痴。」

小說中的失眠症並非憑空捏造，而是有歷史背景原型的。其原型是 18 世紀末開始出現在歐洲的致死性家族失眠。致死性家族失眠病人完全無法睡覺，在幾個月到一年多的時間裡，病情迅速惡化到痴呆，最後患者因困而死。致死性家族失眠是一種非常罕見的朊蛋白腦病，全世界只有不到 40 個家族患病，大多數在歐洲。由於基因變異，患者最初莫名其妙無法入睡，出現毫無根據的恐懼，接著恐懼加劇並且出現幻覺，體重下降，最終大腦退化變成毫無反應的痴呆直至死亡（此時不睡覺大約已經持續了一年半）。

致死性家族失眠是 20 號染色體基因突變導致的隱性遺傳疾病，與人類克雅氏病——也就是人類中的瘋牛病致病基因十分接近。朊蛋白是一種錯誤摺疊的具有傳染性的蛋白，會在大腦中自發傳播，最終使整個大腦發生海綿狀病變並最終致死。

致死性家族失眠是非常少見的病症，很少有人會真的活活被「困」死。但是失眠在一般人中並不少見。

圖源：The Sleep Hub

高考前的那個晚上，我因為緊張和興奮幾乎一夜沒睡，第二天早上勉強睡著了兩個小時就起床奔赴考場。第一次失戀的時候，暑假兩個月的睡眠都出了大問題，每晚很難入睡，早上又早早醒來。有的時候白天咖啡或者茶喝晚了，晚上也會輾轉反側。如果說這些失眠還有因可循，有的時候長期壓力大，會某一晚無緣無故就難以入睡，我在讀博士的期間，這樣的情況就時有發生。

全世界每 10 個人中就有 1 個人會受失眠折磨。如果強制一個人 24 小時都保持清醒狀態，他的認知表現就會變得和一個血液酒精濃度為 0.1% 的人類似。也就是說，缺乏睡眠讓我們的大腦像個醉漢。缺乏睡眠還會導致幻覺、高血壓、高血糖和肥胖。

睡眠不足會影響人們的預期壽命，提高人們患病的風險，甚至可能導致過早的死亡。被剝奪睡眠的動物會出現體溫和體重的變化，並最終死於感染和器官損傷。

睡眠的功能

睡眠讓我們的大腦和身體細胞重新充電，清除大腦中一天生理活動產生的生物垃圾，鞏固我們的學習和記憶。此外，良好的睡眠還可以調節心情、胃口和性慾。

睡眠幫助大腦排出廢料

首先，睡一晚上好覺可以幫助大腦排毒。清醒的時候大腦消耗工作所需的各種能量，這一過程會產生很多副產品，也就是大腦的生物垃圾，這些生物垃圾會堆積在大腦中。代謝產物中有很多成分，其中包括腺苷。當腺苷累積起來的時候會增加一個人的睏倦感，而咖啡就是通過阻斷腺苷受體來減少睏倦感，使人感到比較清醒的。

我們身體的循環系統除了動脈和靜脈之外，還有淋巴管。身體循環網路中每隔一段距離就會有淋巴結，這其中儲存著負責抵抗病原體入侵的免疫細胞。醫學界自從上個世紀以來，一直認為大腦和身體因為血腦屏障的隔離，是兩個相對分立的器官，而大腦中不存在淋巴系統。這一觀點在醫學教科書中存在了一百多年。如果你現在去翻出版於 2015 年之前的醫學書，還可以看到「大腦中沒有淋巴系統」的描述。

而 2015 年，佛吉尼亞大學的喬納森·凱普尼斯（Jonathan Kipnis）教授和他的團隊徹底改寫了這句話。凱普尼斯和他的同事通過對老鼠腦膜的神經成像究發現，原來包裹大腦和脊髓的腦膜上廣泛分布著淋巴管網路，負責運輸腦脊液和淋巴細胞到頸部的淋巴結。所以現在我們知道，大腦也是有淋巴系統的。

羅切斯特大學醫學中心的科學家發現，小鼠們在睡覺的時候，腦細胞之間的空間會增大 60% 左右，大腦中的淋巴系統會在這個時候開啟，把清醒時大腦活動產生的毒素更快地通過腦脊液排出大腦。

睡眠的這個機制還可能和預防老年痴呆有關。老年痴呆症患者大腦神經元中會聚集一種病態摺疊的蛋白，叫做 β-澱粉樣蛋白。這個蛋白的聚集和神經元的凋亡有關。睡眠良好的小鼠的大腦可以更快地排出大腦中這種和老年痴呆症有關的病態蛋白，而睡眠不好則有可能導致病態蛋白在大腦中滯留和累積。

睡眠鞏固記憶

睡眠除了能令我們大腦清除一天生理活動產生的生物垃圾之外，另外一個重要的作用是鞏固記憶。

我們的記憶主要儲存於大腦的海馬體和新皮層。海馬體是位於我們大腦內部的一個長得像海馬的小區域，在進化上非常的古老。海馬體也是組成大腦邊緣系統的一部分，負責快速學習、儲存當下新鮮學到的信息，作用類似於電腦的緩存。我們此時此刻學習到的知識，會暫時存儲于海馬體中。

十九世紀的心理學家赫爾曼·艾賓浩斯發現，一般在 20 分鐘我們會忘記 40% 新學到的信息。這個現象叫做遺忘曲線。

圖源：Wikipedia

要讓記憶長時間存在於大腦中，就需要把記憶從臨時儲存的海馬體搬運到負責長期儲存記憶的新皮層中去。這個過程主要在睡眠中實現：當你在睡覺時，這些信息會被分門別類地逐漸「寫入」到大腦的新皮層中去，所以睡眠對學習來說是非常重要的。

睡眠是一天中記憶鞏固最關鍵的時期。睡眠可以粗略劃分為三個階段，前兩個階段是由淺入深的非快速眼動睡眠階段，又叫做慢波睡眠階段，而第三個階段叫做快速眼動睡眠階段，這個階段是因為眼球會快速移動而得名，也是夢主要出現的階段。

睡眠由慢波睡眠進入快速眼動睡眠，然後再進入慢波睡眠，這樣的循環往複每個周期持續 90 分鐘左右，一晚上的睡眠大約會經歷五到六個周期。在睡眠的早期階段，慢波睡眠的深度最深並且持續時間最長，隨著睡眠進入到後半段，慢波睡眠的比例逐漸下降，而快速眼動睡眠的持續時間逐漸增加。

在睡覺的時候，非快速眼動睡眠階段（NREM sleep) 參與了記憶的鞏固過程，這個階段，又叫做慢波睡眠階段。在這個階段大腦神經元會表現出三重節律：慢波振蕩，紡錘波和漣漪波。慢波振蕩產生於大腦皮層的神經元，紡錘波來自於丘腦網狀核，每秒脈衝 7 到 15 次，漣漪波則是大腦的海馬體產生的陡峭快速的電能量激發——海馬體在空間記憶中扮演著重要的角色。

在慢波睡眠階段，這三種波是有規律地依次出現的：首先大腦皮層出現慢波振蕩，然後緊跟著求腦的紡錘波，與此同時，海馬體的漣漪波也一同出現。2017 年發表在頂級期刊《神經元》（Neuron）的最新研究發現，這固定三重節律在時間上的正確出現，和記憶鞏固有很大的關係。

這個研究發現，修改小老鼠慢波睡眠時的神經元振蕩波節律，可以促進記憶形成，或者干擾記憶形成的過程。在之前的研究積累中，科學家已經發現丘腦紡錘波和白天學習內容的數量有關：白天學的東西越多，晚上睡覺時丘腦的紡錘波數量也越多；在老年人和精神分裂症病人中，紡錘波的數量就明顯減少了。於是科學家決定在丘腦紡錘波上動手腳，想看看修改小老鼠睡覺時候的丘腦紡錘波發生時間，會不會影響記憶鞏固的效果。

在這個實驗中，小老鼠在白天中需要學習一件事，這件事就是呆在特定的籠子里，聽到一個固定音高的聲音後被輕微地電擊。反覆多次後，小老鼠一到曾經被電擊的籠子里，聽到固定音高的聲音，就會緊張地僵住。

科學家首先用光遺傳學手段改造了小老鼠的神經元，讓神經元對光敏感。然後當小老鼠晚上睡覺的時候，研究者用光束刺激小老鼠的丘腦，人造出了紡錘波。實驗中的小老鼠被分成三組，第一組在大腦慢波振蕩之後馬上刺激丘腦，產生了丘腦紡錘波，這就使得人造紡錘波完美契合原有的記憶鞏固三重節律；第二組的小老鼠丘腦也受到了實驗員的光刺激，但是刺激的時間比較晚，和原有的三重節律不同步；第三組小老鼠作為對照組，不接受刺激。

科學家在小老鼠們第二天睡醒後再來檢查它們前一天的學習效果，發現當小老鼠們又被放在前一天遭受電擊的籠子里時，第一組神經元振蕩節律被強化了的小老鼠僵住的比例有 40% ，而第二組和第三組的小老鼠僵住的比例只有 20% 。不過，這三組在聽到固定聲音之後僵住的比例都是 40%，沒有差別。

這個實驗結果說明，在慢波睡眠階段，人為強化大腦神經元電波振蕩的頻率，可以起到增強大腦空間記憶的效果。這個方法同樣也可以用來削弱記憶的效果：人為地減少慢波睡眠階段的丘腦紡錘波數量，小老鼠第二天的回憶就變少了。

根據這個研究結果科學家推測，丘腦是長時記憶鞏固的調度中心。在睡覺的時候，大腦海馬體中臨時儲存的記憶通過這個調度中心分門別類地儲存到大腦皮層的長時記憶中去。而這個過程依賴於規律的神經元同步放電過程。如果這個規律的三重節律被打亂，就會導致當天學習的內容無法被整合到長時記憶中去，結果這個記憶可能就會丟失了。

睡眠中的記憶鞏固並不是說單純地記住一天中經歷到的所有細節，而是會從大量細節中總結出一個整體概念性信息，把信息創造性地重組並且整合到已有的神經網路中去。這個創造性重組的過程也會使人在不知不覺中發掘出事物的規律。睡眠將我們一天中新的經歷和大腦中存儲的經驗以高度概括的、創造性的方式整合在一起，共同豐富我們對世界的認識。

光線影響睡眠

外界的光線對睡眠質量和睡眠節律有直接的負面影響。大腦靠近眼睛有個神經集合區域叫做視交叉上核。這個區域通過眼睛感受到的光線來同步我們大腦和身體的日夜節律。

每天當夜幕降臨，動物眼睛接收到的光線大幅減少，視交叉上核的活動就會下降，松果體開始大量分泌褪黑激素，促進大腦進入睏倦狀態。褪黑激素是大腦松果體分泌的使人產生睡意的激素。這就是自然狀態下，動物日出而作日落而息的節奏。但是在電發明之後，隨著城市越來越多的人造光出現，人類和動物的生物鐘都受到了不同程度的擾亂。

作用於視網膜的短波光（藍光）尤其會抑制褪黑素分泌。我們生活中接觸到的人造光（主要是藍光），可以把我們的生物鐘推遲 4 到 6 個小時，導致入睡困難。不過波長長於 530 nm 的紅光不會影響我們的睡眠節律。

怎麼樣可以逆轉無處不在的人造光對睡眠造成的不良影響呢？

一個方法是在睡前幾小時佩戴只能通過紅光的特殊眼鏡，可以有效地提前我們的犯困時間，讓我們更早入睡。我們現在用的手機夜視功能也是基於這個原理——降低了屏幕中的藍光，使人更容易犯困，這也是為什麼夜視功能的手機屏幕看起來是偏紅的。

本文系網易新聞·網易號「各有態度」特色內容

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