睡眠不足，大腦會(huì)怎樣？

編輯/維悌

睡眠不足，大腦會(huì)怎樣？

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熬夜后，大腦認(rèn)知能力快速下降

現(xiàn)如今，睡眠缺乏是一個(gè)相當(dāng)普遍的問題，上夜班、倒時(shí)差、睡眠障礙和衰老都會(huì)影響我們的睡眠時(shí)間。睡眠不足會(huì)導(dǎo)致健康情況惡化，在熬夜的時(shí)候，我們大腦的認(rèn)知能力也會(huì)快速大幅下降。

為了揭示缺乏睡眠與晝夜節(jié)律之間的關(guān)系，法國(guó)列日大學(xué)和英國(guó)薩里大學(xué)的研究人員招募了33名志愿者。他們讓志愿者連續(xù)兩晚不睡，在睡眠被剝奪和隨后的恢復(fù)性睡眠中掃描他們的大腦。這項(xiàng)研究報(bào)告發(fā)表在《科學(xué)》雜志上，揭示了大腦應(yīng)答睡眠缺失的復(fù)雜機(jī)制。

研究人員對(duì)每個(gè)志愿者進(jìn)行13次大腦掃描，其中12次在睡眠剝奪階段，1次在恢復(fù)性睡眠階段。隨后，他們將掃描數(shù)據(jù)與褪黑素節(jié)律進(jìn)行對(duì)比。褪黑素是人腦晝夜節(jié)律的一種激素指標(biāo)。

研究顯示，一些大腦區(qū)域（尤其是亞皮層區(qū)域）的活性遵循24小時(shí)節(jié)律。另一些大腦區(qū)域（尤其是前腦）的活性隨著清醒時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，不過會(huì)在恢復(fù)性睡眠之后回到睡眠剝奪前的水平。還有一些大腦區(qū)域的活性表現(xiàn)為上述兩種模式的結(jié)合。此外，掃描大腦的時(shí)間對(duì)掃描結(jié)果有很大的影響。

從人類行為上看，大腦功能同時(shí)受到清醒時(shí)間和晝夜節(jié)律的影響。在睡眠剝奪階段，大腦性能弱化與清醒時(shí)間并不是線性關(guān)系。大腦性能一般在白天保持穩(wěn)定，在晚上快速弱化，到第二天又稍有改善。

研究人員通過檢測(cè)大腦活性的功能性磁共振成像（fMRI）觀察到了這一現(xiàn)象。他們的研究指出，在大腦應(yīng)答的水平上檢測(cè)到了這一現(xiàn)象。而且研究顯示，清醒時(shí)間和晝夜節(jié)律對(duì)大腦功能有顯著影響，不過這兩個(gè)因素對(duì)各個(gè)大腦區(qū)域的影響并不相同。

為何熬夜讓人昏昏欲睡？

頭一天晚上睡得越晚，起床的時(shí)候就越發(fā)艱難。那么，為什么熬夜會(huì)讓人昏昏欲睡呢？

美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)的研究人員最近解決了這個(gè)問題，相關(guān)論文發(fā)表在Cell雜志上。文章指出，如果我們硬要跟生物鐘對(duì)著干，大腦就會(huì)產(chǎn)生一種難以遏制的睡眠沖動(dòng)。研究人員找到了負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)睡眠沖動(dòng)的神經(jīng)元。果蠅越長(zhǎng)時(shí)間不睡，這些神經(jīng)元就越活躍。

美國(guó)人工作日晚上的睡眠小時(shí)數(shù)

我們都知道，熬夜會(huì)令人頭昏腦漲，反應(yīng)遲鈍。為何睡眠不足會(huì)帶來(lái)這么糟糕的體驗(yàn)?zāi)兀棵绹?guó)麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們最近解開了這個(gè)謎題，相關(guān)論文發(fā)表在eLife雜志上。緩慢振蕩的腦波是深度睡眠的一大特征，也出現(xiàn)在昏迷和全身麻醉的時(shí)候，與意識(shí)喪失有關(guān)。研究人員發(fā)現(xiàn)，始于丘腦網(wǎng)狀核（TRN）的一個(gè)大腦回路能夠誘導(dǎo)這種緩慢振蕩，在其他部分保持清醒的情況下催眠局部大腦區(qū)域。如果TRN活性足夠強(qiáng)，這種腦波甚至?xí)庸苷麄€(gè)大腦。

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，睡眠質(zhì)量差會(huì)加速癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，提高腫瘤的侵襲能力，抑制免疫系統(tǒng)控制和清除早期癌細(xì)胞的能力。Cancer Research雜志發(fā)表的這篇文章首次在動(dòng)物模型中展示了片斷化睡眠對(duì)腫瘤生長(zhǎng)和侵襲能力的影響。此外，研究還為人們提供了這種影響背后的生物學(xué)機(jī)制，鑒定了癌癥治療的潛在靶標(biāo)。

睡不夠8小時(shí)，大腦真會(huì)變慢

我們都知道自己睡眠不足，但我們到底需要多少睡眠時(shí)間呢？直到大約15年前，市面上還廣泛流傳著這樣一個(gè)理論：如果你每晚至少睡4個(gè)或者5個(gè)小時(shí)，那么你的認(rèn)知表現(xiàn)就不會(huì)受到影響；你的身體會(huì)逐漸習(xí)慣較少的睡眠。但在為這種觀點(diǎn)提供依據(jù)的一些研究中，研究人員曾在白天把困倦的受試者送回家，而后者有可能在家里偷偷地小睡或者猛灌咖啡。

于是，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)院的睡眠與時(shí)間生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人大衛(wèi)·丁格斯設(shè)計(jì)了新的實(shí)驗(yàn)。丁格斯的經(jīng)歷十分獨(dú)特：他剝奪過很多人的睡眠，就人數(shù)而言世界上大概無(wú)人能出其右。

為了撰寫發(fā)表于2003年的一篇論文，丁格斯曾和論文第一作者漢斯·凡東恩開展了一項(xiàng)睡眠限制研究——其歷時(shí)之久一度堪稱同類研究之最——把受試者分成三組：一些人睡4小時(shí)，另一些人睡6小時(shí)，其他人則被幸運(yùn)地分進(jìn)了對(duì)照組，睡8小時(shí)——他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里總共待了兩個(gè)星期。

白天，研究人員每隔兩小時(shí)便會(huì)以所謂的精神運(yùn)動(dòng)警覺性任務(wù)（簡(jiǎn)稱PVT）測(cè)試受試者持續(xù)集中注意力的能力。PVT被視為衡量困倦程度的黃金標(biāo)準(zhǔn)。參與PVT的男男女女需在電腦屏幕前坐上10分鐘，每當(dāng)看到數(shù)字一閃而過，就要立刻按下空格鍵，而數(shù)字的間隔時(shí)間是不固定的。反應(yīng)哪怕只滯后半秒，也意味著受試者昏昏欲睡，即進(jìn)入了人們所說的微睡狀態(tài)。

如果你的睡眠一直都很好，那么PVT就是一項(xiàng)乏味但卻簡(jiǎn)單的任務(wù)。它衡量的是對(duì)飛行員、卡車司機(jī)和宇航員來(lái)說至關(guān)重要的持續(xù)性注意力。在參加冗長(zhǎng)的會(huì)議時(shí)，一次性閱讀一個(gè)段落，而非看上五遍，以及開車時(shí)，注意力同樣是保持專注的關(guān)鍵所在。一名司機(jī)大約只要走神兩秒鐘，就有可能沖入對(duì)向車流中。

在為期14天的研究中，每天睡8小時(shí)的人幾乎沒走過神，也沒有出現(xiàn)認(rèn)知能力下降的問題，這并不令人意外。有意思的是，睡4小時(shí)和6小時(shí)的那些人的PVT測(cè)試成績(jī)幾乎是逐日穩(wěn)步下降。雖然睡4小時(shí)的受試者的表現(xiàn)要糟糕得多，但睡6個(gè)小時(shí)的受試者也常常開小差。到了第六天，睡6小時(shí)的那組人中有25%會(huì)在電腦前睡著。而在研究收尾階段，他們走神的次數(shù)多達(dá)第一天的5倍。

在對(duì)工作記憶的測(cè)試中——受試者必須記住一些數(shù)字和符號(hào)，并用一個(gè)替代另一個(gè)——睡6小時(shí)的受試者并未拿出更好的表現(xiàn)——在兩周之內(nèi)，其測(cè)試成績(jī)穩(wěn)步下降。在衡量速度和準(zhǔn)確度的加減運(yùn)算任務(wù)中，情況也是如此?？傊?，兩周結(jié)束時(shí)，睡6小時(shí)的受試者的能力受到了影響，就像參加了丁格斯的另一項(xiàng)研究，整整24小時(shí)沒有睡過覺的人一樣——其認(rèn)知能力跟那些在法律上會(huì)被認(rèn)定為醉酒者的人差不多。

睡眠與大腦的另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)

因此，對(duì)大多數(shù)人來(lái)說，保持8小時(shí)的睡眠是很理想的，睡6小時(shí)就不太好了。不過，如果我們折衷一下會(huì)怎么樣呢？低于哪個(gè)閾值，認(rèn)知功能就會(huì)出現(xiàn)衰退？丁格斯的研究進(jìn)行期間，其同事、馬里蘭州銀泉市沃爾特·里德陸軍研究院神經(jīng)科學(xué)部門負(fù)責(zé)人格雷戈里·貝倫基正在開展一項(xiàng)類似的研究。他有意把受試者的睡眠時(shí)間限定為奇數(shù)——3小時(shí)、5小時(shí)、7小時(shí)和9小時(shí)——因此，把這兩項(xiàng)研究綜合起來(lái)，就可以提供一幅更為全面的關(guān)于睡眠限制的圖景。在貝倫基的研究中，睡9小時(shí)的受試者的表現(xiàn)，和丁格斯的研究中睡8小時(shí)的受試者非常相似。但睡7小時(shí)的受試者參與PVT時(shí)，其反映速度會(huì)下降，連續(xù)三天都是如此，然后就會(huì)穩(wěn)定在低于初始速度的較低水平上。來(lái)自國(guó)家睡眠基金會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)人在工作日的晚上平均睡6.9小時(shí)。這意味著不管我們喜不喜歡，我們平日的思維并不像我們所能達(dá)到的那樣清晰。

當(dāng)然了，我們的日常生活比睡眠實(shí)驗(yàn)室里的生活更刺激：我們會(huì)喝咖啡，會(huì)待在明亮的燈光下，會(huì)在辦公室里忙于與人周旋，所有這些都是針對(duì)困倦的“反制手段”。不過，它們只能在有限的時(shí)間內(nèi)起作用。正如華盛頓州立大學(xué)斯波坎分校睡眠與績(jī)效研究中心主任貝倫基在談及認(rèn)知缺陷時(shí)所說：“你不會(huì)在第一天就發(fā)現(xiàn)它。但到了第五至七天你就會(huì)看到相關(guān)跡象。除非你做的工作不太需要思考，否則你就是在為了換取醒著的時(shí)間而犧牲工作績(jī)效?！?/p>

事后補(bǔ)睡能否彌補(bǔ)缺失的睡眠？

此外，目前尚不清楚我們是否可以依靠周末來(lái)彌補(bǔ)缺失的睡眠。丁格斯正在開展一項(xiàng)長(zhǎng)期的睡眠限制和恢復(fù)研究，旨在確定我們需要花多少個(gè)夜晚來(lái)還清睡眠方面的欠債。但以往的研究顯示，至少在很多情況下，僅僅一個(gè)晚上是不夠的。

當(dāng)然了，睡眠者的情況并非千篇一律：丁格斯發(fā)現(xiàn)，一些需要睡8小時(shí)的人如果度過了一個(gè)只睡4小時(shí)的夜晚，情況立刻就會(huì)變得很糟，而另外一些需要睡8小時(shí)的人在度過好幾個(gè)只睡4小時(shí)的夜晚之后，表現(xiàn)才會(huì)變差（但終究會(huì)變差）。有一小部分人——據(jù)他估計(jì)占總?cè)丝诘谋壤s為5%，甚至更低——可以在只睡5小時(shí)，甚至更短時(shí)間的情況下維持其表現(xiàn)水準(zhǔn)，研究人員認(rèn)為這源于基因方面的差異。還有一小部分人需要睡9個(gè)或10個(gè)小時(shí)。

人們很容易就會(huì)認(rèn)為，我們可以把自己訓(xùn)練成只需睡5小時(shí)的人——丁格斯說我們其實(shí)做不到——或者我們天生就是只需睡5小時(shí)的人，但還是該看看丁格斯的研究得出的一個(gè)關(guān)鍵結(jié)論吧：僅僅幾天過后，睡4小時(shí)和6小時(shí)的人就會(huì)報(bào)告說，沒錯(cuò)，他們感覺有點(diǎn)兒困倦。但他們堅(jiān)稱已經(jīng)適應(yīng)了自己的新狀態(tài)。即便是參加研究已經(jīng)有14天了，他們還是說困倦沒對(duì)他們?cè)斐捎绊?。事?shí)上，他們的表現(xiàn)已然大打折扣。換句話說，我們當(dāng)中的睡眠不足者難以精確判斷自身的睡眠需求。我們遠(yuǎn)遠(yuǎn)不像自己所以為的那樣敏銳。