如果你在街上问路人什么是睡眠,他给出的答案无非是“我们的大脑和身体在睡眠中得到休憩。”或者“睡觉是每种生物的本能。”但是,也总有一些人认为睡觉就是浪费时间。这一章,我们将通过科学来揭开睡眠的面纱。
睡眠是个复杂的生理过程,对所有已知的生物来说都至关重要。
脑电波还可以监测到哺乳动物、鸟类还有一些爬行动物的睡眠时段。
在其他动物(如斑马,鱼,果蝇,线虫)身上也能观察到睡眠或类似睡眠的状态。
位于芬兰赫尔辛基有一个名为维尔马阿霍的生物医学研究所,它有专门研究睡眠的研究团队。
那么,要如何证明呢?为什么乍看上去,只有人类和哺乳动物才会睡觉?事实上,睡眠就像是一种与生活概念相结合的机制。但它为什么会存在呢?存在的意义又是什么?
人们从未停止思考这个问题,并且提出了许多理论和解释性的假设,其中许多深受当时文化的影响。
最为广泛接纳的理论着眼于“睡眠的好处是什么?”很明显,有人是感到疲倦而上床睡觉,睡一觉就会感到充满能量,不过这个说法也有不少争议。
“虽然人类一生中大约有三分之一的时间在睡觉,但科学界仍然不确定我们为什么要睡觉。目前,主要有这样一种假设,即睡眠是保持能量平衡所必需的,以缓解神经网络,从而从觉醒活动中恢复过来,并强化记忆力和学习过程。”
——维尔玛·阿霍博士,生物科学,赫尔辛基睡眠小组,赫尔辛基生物医学研究所(芬兰)
睡眠对我们机体非常重要,因为我们生命的三分之一都在睡觉。我们的身体里没有任何东西是随机的,每个器官和每束肌肉都有自己的功能。因此,事实上,若睡眠机制占据生命三分之一部分,它一定不会无足轻重。
人们已经证实,睡眠时各种生物和心理机制是如何加速运作和不断扩展的;而如果睡眠机制不合理,自己身体健康也将面临风险。
考试前夕,或是在必须交付的重要项目之前,几乎每个人都会牺牲几个小时睡眠,甚至熬夜;但如果睡眠时间过分透支,我们自然无法有效地工作或是学习。这说明自然规律对人的生活有很大的影响,该影响也许比我们意识到的还要大。
要了解自然界对日常生活的影响,首先必须知道它们的周期。从最短的周期到最长的周期,依次有昼夜(24小时)、月(29天)、季节(4季)和年(365天)。
这些周期中的每一个因素对机体均有影响,主要体现在内分泌系统上,内分泌系统负责分配激素,从根本上影响情绪。同时,它们也和其他比如生长等重要的功能相关。各个周期都会影响情绪、注意力、智力表现和社会关系。
这就是为什么要去了解每个周期。时间的推移不仅是在冷天里让我们感冒,还会使我们患上诸如季节性抑郁症之类的严重疾病。不但如此,有机体还会受到自然界外部变化的影响;这意味着,外在的节奏以及有机体的内部节律即内源性因素共同影响机体。
每个个体内部都有一系列机能以一种循环的方式运作,对个人表现和社会关系产生很大的影响。负责研究这些机能的科学分支被称为时间生物学。
最明显的节奏,大概就是与昼-夜周期相匹配的24小时睡眠-觉醒周期。事实上,一个很明显的例子就是长途旅行后会经历一种叫作“时差”的阶段:身体里面有“某种东西”会影响特定的“节奏”,无论经过多长时间,只要产生了空间移动或者改变了日夜休憩规律,结合重新调整的因素,时差就会产生。
虽然自人们旅行伊始,就有时差现象出现,但随着空运手段和交通工具的发展,人们抵达目的地的时间从以往的数天甚至数周大大缩短,时差也愈加明显,因此得了一个称号,叫“旅行者之恶魔”。
生物钟的发现促生了调查营,主要研究外部和内部周期如何影响日常生活,如社会关系,教育和劳动表现,还有健康方面。
睡眠-觉醒周期与黑暗-光照保持一致;大多数对身心健康最重要的现象发生在夜间,如过度激活免疫系统,同时也激活当天创造、学习过的经验的记忆痕迹。
“睡眠对于记忆和学习等认知过程而言必不可少,而且睡眠与外周系统(例如免疫系统和新陈代谢)紧密相关。”
维尔玛·阿霍博士,生物科学家,赫尔辛基睡眠小组,赫尔辛基生物医学研究所(芬兰)
睡眠质量是最敏感的健康问题之一。例如,当某人有心事时,睡眠就会发生变化;同时我们还想知道,经历精神病理学方面的困扰,如情绪障碍,特别是重性抑郁和焦虑障碍时,睡眠会如何改变。
另一方面,长期研究表明,女性对情绪障碍更敏感,特别是抑郁相关的障碍。
女性生活中诸如此类的情绪问题不会持续一生,但会根据生育周期发生改变,主要集中在三个时期:月经初潮(第一次月经出血),生育阶段和更年期(即月经基本停止)。
女性对情绪障碍尤其敏感,第二阶段,即从青春期到成年晚期是最长的一个阶段。但是,在不同的阶段,情绪和睡眠质量之间是否有联系呢?
这正是目前需要弄清的问题:精神卫生部和药物监管局、国家卫生研究所、生理部、图尔库大学睡眠研究所、图尔库大学医院妇产科和心脏研究中心;坦佩雷地区医院临床神经生理部;赫尔辛基大学生理系;赫尔辛基中央医院大学青少年精神病系联合坦佩大学医学院(芬兰)一起,对此展开调查。其研究结果已发表在科学期刊《B.M.C.精神病学》上。
这项研究对象有61名女性,分为三组:11名为20至26岁(完全月经周期阶段);21名为43至51岁(绝经前阶段);29名为58岁到71岁之间(完全更年期阶段)。对于第二组和第三组,参与者保证研究前一年内均未进行过激素治疗。
此外,实验确保参加者均无任何特定类型睡眠障碍。
参与者均采取标准化线索测试贝克抑郁自评量表(BDI)评估抑郁症状存在,并采取另一个关于主观失眠的标准化线索量表B.N.S.Q来评估睡眠质量。
在研究前后三个星期里,所有参与者配备一份睡眠日记,需记录什么时候入睡,什么时候醒来。
此外,研究还进行了血液测试,以评估女性性类固醇激素——雌二醇的水平。
最后,研究通过大脑电活动脑电图,、电流活动脑电图和下颌肌电图获取睡眠第一阶段的数据。
由B.D.U显示的结果评估抑郁情况:最年轻的人没有表现出症状,在绝经前和更年期妇女中则表现出轻度或中度症状。
最年轻的女性,睡眠时间最多,夜间睡眠不中断,失眠率较低。
绝经前期的妇女,特别是正处于更年期的妇女,其抑郁症状与失眠表现出最高水平的相关性。
尽管做了大量的研究,但极少能有参与者的数据可以建立起内在联系,除非加上一组月经初潮前的女性作为对比。
尽管如此,所有的证据均显示出情绪与睡眠-觉醒周期的改变之间的关系。
令人震惊的是,我们发现了睡眠的重要性,更令人惊奇的是,我们还观察到了睡眠过程内部是如何以一种重复的方式运作的。其中最重要的内部周期是在身体出于休息时产生的,它被称为“睡眠周期”,包括两个分化良好的连续阶段:R.E.M(快速眼动)阶段和非快速眼动阶段。一个阶段配合下一个阶段,也就是说它持续一整晚,直到醒来。
R.E.M阶段也被称为M.O.R(眼球快速运动)。快速眼动是在大脑非常“活跃”,类似清醒的阶段产生的。此时出现的异相睡眠(paradojical sleep)较轻而容易中断。
如果在这个阶段被唤醒,并问及有关梦境的内容时,人们往往会把它描述得非常生动,包含许多细节和元素,尽管无论在时间还是空间上都缺乏“线性”讨论。
对于此我们找到了一种解释,大脑存在某些失活的区域,尤其是那些与肢体动作相关的脑区,这样人们就不会在睡眠中做出“动作”,从而防止人在床上真的做出梦到的动作。
另一个相连的区域,正是那些与时空图像的“线性”相关的区域,而这些区域缺乏场景间的联系,表现出“无意义”。
非快速眼动睡眠,也被称为慢波睡眠,眼球不会快速运动。在这个阶段,大脑通过深度睡眠得到“休息”,人很难被唤醒。苏醒时,人很难记起梦到的内容——实际上就是前一天白天所经历的事。在这一阶段,神经元活性极低,睡眠内容更多地与日常思虑有关。
“在睡眠阶段,大脑活动的变化与自主神经系统和肌张力(muscular tone)同步。”
——维尔玛·阿霍博士,生物科学家,赫尔辛基睡眠小组,赫尔辛基生物医学研究所(芬兰)
挂钟的时间由人调适,以便纠正延迟,引发内部平衡机制失衡;与之相同,睡眠-觉醒的内部周期也具备重新调整的机制,这样就可以与白天-黑夜周期保持同步。从时间上看,这一机制似乎很稳定,但它是会发生变化的。记住,冬季昼短夜长,而夏季则相反,昼长夜短。
但之前我们必须等到法国的洞穴学家、地质学家米歇尔·西夫尔锁在朗格多克-罗塞隆(法国)赫羅省的鼠屬洞穴里超过12个月时,才了解该同步机制与白昼的关系。
米歇尔锁在洞穴里每一天都一丝不苟地收集数据,这是非常令人震惊的,不知道他是如何在没有电的情况下呆那么久。这位洞穴学家维持稳定的节律:温度,睡眠时长;每天稍长于24小时。
这些结果在如今的先进文明中是很难观测的。当今世界,无论日出前还是日落后,人人都用电。生活遵循规律“8小时睡眠”节奏,我们查看时钟以知晓工作是否迟到,超市有没有关门。
类似结果在特定实验室内的哺乳动物身上也有发现;实验室环境去掉了各种带有昼夜提示的信号。
数据证实,生命体受到约25小时的周期支配,以使他们每天都在相同的时间做相同的事,从而能够拥有更好的生活表现。
思考一下,你会发现自己通常每天都在差不多同一时刻醒来,在同一时段吃早餐,中午你会想要吃东西,或在习惯的时间进食……有人甚至认为每天都有同一个的“排泄”时间,所有这些都是一种叫作同步(synchronization)的机制。
“睡眠同步和睡眠-觉醒由两个过程控制,即昼夜节律(circadian rhythm)和睡眠稳态压力(homeostatic pressure)。
昼夜节律在白天和夜晚之间波动,对于昼行性动物而言,它们在白天活动,而夜行性物种的活动则在夜晚。
光照可驱动扁桃体上核的生物钟。扁桃体上核干预神经激素信号的调节和其他机制节律的同步,例如睡眠、营养和新陈代谢。
-稳态,顾名思义,即试图保持系统稳定和相对守恒。稳态睡眠过程测量睡眠需求,在清醒期间持续增加,在睡眠期间不断减少至基线。”
维尔玛·阿霍博士,生物科学家,赫尔辛基睡眠小组,赫尔辛基大学生物医学研究所(芬兰)
它就像上床休息,然而在第二天醒来那样,看起来很“简单”。可它比我们想象的要复杂得多,因为睡眠受到身体最复杂的器官——“大脑”控制,承担主要的功能。一个成年人拥有大约1000万个神经元;它们中的每一个都能够与其他1000个神经元相连接。
多亏这些神经的分布,大脑能从外部,即从我们的整个感官如视觉、味觉、嗅觉和触觉中接收信息;同样,当察觉到饥饿感、疲劳和疼痛时,大脑也会从内部接收信息。
当大脑要做出适当决定时,会对所有信息进行排序、处理和考量。
大脑是人体中不可或缺的一个基本器官,因为它在本质上支配整个身体,如温度、饥饿、睡眠;我们的外部行为,不论是细微的还是大幅度动作,也是大脑控制肌肉发出的。
这个器官最杰出和神秘之处,在于它能够加工所谓的高级过程,也即认知过程,如注意力、知觉、记忆或与生命体相关的思维。从个体角度看,大脑使我们与外部环境及我们自身产生某种联系。
大脑是人体最重要的器官,因为它能使我们思考、感觉、行为和移动;大脑也是控制我们整个有机体的器官,控制着我们机体的电化学反应。
大脑结构间的直接神经支配通过电脉冲彼此建立联系。除此之外,因为整个连接网络实际上难以确定,化学物质便起到了所谓“神经激素(neurohormones)”的作用。这类物质有:
-多巴胺是一种与快乐和性欲相关的激素,会激活交感神经系统。它对基于实现目标愿望的新事物学习也至关重要。多巴胺水平较高 话可以提高动机、增加幽默感和性欲。抑制多巴胺则会导致动力降低,犹疑,性欲减少,甚至抑郁。多巴胺产生于腹侧被盖区,可传递至伏隔核、杏仁核、侧隔区、嗅前核、嗅结节和新皮质层。
-催产素是一种与移情、性欲和亲子行为相关的激素,能够促进情感纽带的形成,在视上核和下丘脑的室旁核分泌,最后到达垂体腺并进入血液。
-去甲肾上腺素涉及注意力、学习、社交和情感感知以及欲望。高水平去甲肾上腺素会促使情绪敏感度变高、警觉过度和提升性欲。而抑制它则会导致注意力不集中、情绪低落、抑郁、性欲缺乏和自我封闭。
-乙酰胆碱影响短期记忆能力。其高水平有助于学习,巩固记忆力。抑制它则会引发学习和记忆问题,从而引起老年痴呆。
-内啡肽涉及阿片类神经递质类群、疼痛调节因子、调节温度、饥饿甚至幸福荷尔蒙的产生。低水平内啡肽可能会削弱兴趣、难以开心和快感缺失,所以处于该状态的人对生活的变化更为敏锐。
但如果谈及睡眠的复杂过程及其对神经元水平的影响,最为重要、突出的神经激素是:
--氨基丁酸是其余神经递质的一部分,具有良好的抑制作用,可刺激放松感。高水平时可促进记忆力,有助于镇静和睡眠。缺乏时会导致睡眠困难、惊恐发作和焦虑。
-肾上腺素能提升心率和血压,也能使有机体做好面对压力的准备,不管情况是好是坏。高水平肾上腺素会引发疲劳、专注力下降、失眠、焦虑和抑郁等问题。低水平则会引起衰弱和抑郁。
-松果腺产生的褪黑素参与免疫系统过程、心律和睡眠周期。它的缺乏会导致失眠、抑郁和加速衰老。
-血清素与食欲和性欲有关,对于入睡、凝血和偏头痛也很重要。高水平可增强冷静、耐心,社交能力和适应能力。该递质的缺乏则引起悲伤、焦虑、易激、愤怒、多动、情绪波动、失眠和抑郁。
治疗抑郁症的常用方法是使用S.S.R.I(选择性血清素再摄取抑制剂)。这类精神药物效果良好,尽管可能导致诸如食欲改变、性欲降低和噩梦等副作用。
血清素水平会在很大程度上影响睡眠质量,但这是种双感联系(doublé-sense connection),即血清素紊乱会引起失眠,同样地,长时间不睡觉也会引起激素变化,触发神经激素诸如血清素的产生。那么我们到底需要多少小时的睡眠呢?
确定睡眠的重要性并不简单。睡眠实验室中可以记录脑电图实验数据,并可以客观地测量他们的睡眠时长。然而,并没有办法能客观地量化实际需要的睡眠时长。
在这方面,睡眠的主观性可以通过以下问题来确定:例如,我们通常需要多少小时的睡眠才能感觉到焕然一新,并在维持白天工作效力?这同样适用于流行病学研究。一个人的睡眠时间,由遗传和环境因素共同决定。
到目前为止,通过对人类群体的研究,我们得出几个与睡眠时间相关的基因发现。不过,这些基因每一个都只能解释个体中一小部分的变异。
果蝇(黑腹果蝇属),已被科学家确定,是一个所谓“失眠”种族的范例。在这种基因中,苍蝇发生了变异,它们只需要其他苍蝇五分之一的睡眠时长。
然而,尽管这些变种果蝇似乎不怎么花时间工作交流,但寿命还是比普通苍蝇短得多(大约只有一半)。
通过观察研究,人类的睡眠时间有了答案。平均来说,大多数人习惯在晚上睡7或8小时。不过,睡眠时间平均值近几十年来有所下降。
看上去,有的人睡眠时长不久,晚上只睡几个小时,但活得也不错。同样地,有些人说他们晚上需要睡9或10个小时以上,才能获得很好的休息。
睡眠,虽然是一个稳定的时间过程,但随着时间的推移,所需的睡眠时间会发生变化。童年时,睡眠最多可能需要一天中一半的时间;到了老年,睡眠时间可能减少到四五个小时,随后人就会醒来,闲逛,甚至在晚上阅读或看电视,然后再回去睡上四五个小时。
但是,如果说到生命中大部分时间的睡眠时长,那么对大多数人而言就是,每天睡8个小时。
虽说睡眠时间受到许多情况如压力,抑郁的影响,从而导致睡眠时间缩短或延长;但已有的研究观察发现,它的变化是精神疾病导致的。
睡眠随着时间的推移而改变,一岁的婴儿往往晚上要睡14小时,而12岁时则缩短至9至10个小时。
成年之后,衰老会损害睡眠的时长和质量,老年人的睡眠往往支离破碎(睡眠有中断)。
此外,还有性别的差异,女性比男性晚上往往多睡大约20分钟。
但是说到睡眠时间,没有遵循正确睡眠时间表的情况必须加以考虑。若非如此,晚上就会发生失眠现象。
有时候,你可能会熬会夜而没及时睡觉,或者醒来得比平时早些,尤其是有重要的事情要做,或是为了多点休闲时间。
也许在这些时候,人们不会察觉睡眠缺乏的影响,但如果这种坏习惯日复一日,长期睡眠缺失就会引发一系列失衡:记忆力下降,精力集中无法集中,势必无法高效工作。
有的时候,我们被迫保持清醒,阻挡不住睡意,却又无计可施。这就是为什么人们会诉诸精神活性物质:因为它是一种人为干预的方式,保证机体清醒。
对于医疗保健专业人员来说这是家常便饭,因为他们必须要手术,而且有时手术时间要持续14个小时,所以他们就必须被迫保持清醒,以保证能工作20小时。
在这种情况下,医生结束夜班后会由于费脑力的手术而感到筋疲力尽。所以,在此之后他们要花数小时午睡,不间断地积累睡眠。
睡眠不足可以定义为一个人在特定夜晚,低于自然睡眠需要的睡眠时间。失眠、日程安排、自由活动、影响睡眠的躯体症状等都可能导致睡眠不足。
如果某个人的睡眠持续低于所需,睡眠损失就会累积起来。
通过实验性睡眠限制(实验室控制条件下的部分或全部睡眠剥夺),可以研究睡眠不足对许多生理和病理方面的影响。研究可以比较睡眠之前与之后(和/或睡眠剥夺的受试者与正常睡眠的对照受试者);也可作流行病学研究(横向或纵向);或从主观问卷中获得关于睡眠参数的信息,如睡眠质量、需要、持续时间和睡眠不足。
睡眠时间没有确定的数字,因为它取决于年龄等许多因素,甚至与相关的基因表达有关。但是从童年起到其他年龄,衡量的标准似乎就是“每天睡8小时”。这个时间恰好是一天的三分之一。而当我们进入这天的下一阶段,夜晚的睡眠就在许多进程中起到了关键性作用。
要想知道我们需要多少睡眠,只需观察自己一个晚上要睡多少个小时就够了。例如,因为机体差异,所以有的人每天需要睡7个小时,另一些睡9小时,尽管公认的睡眠量一般是8小时。
如果你发现睡了8个小时后,自己仍无法从睡眠中恢复过来,感到精疲力竭,那么可以再睡一个小时看看。
但是,如果你因为工作或高中课业日程表限制,无法在早晨多睡一小时,那么可以提早一个小时睡觉来维持睡眠时长的平衡。
确保自己能从多一小时的睡眠中得到休息,坚持一个星期看看结果如何。