作者:胡珉琦 来源:中国科学报 发布时间:2013-3-22 8:22:45
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认识睡眠:大脑“防御术”

 
人工光源的出现,让夜晚的工作或者娱乐活动大量剥夺了原本睡眠的时间,人们的生物钟也被迫作出了各种改变。


 
睡眠是伴随着大脑的进化而出现的,它使发达的大脑能够得到充分的休息,继而更好地工作。图片来源:百度图片
 
2013年3月21日,是第十三个“世界睡眠日”。早在电灯出现的那一刻起,人类睡眠便发生了重大的变化,在有些人看来,睡眠甚至成为一种“浪费”。显然,人类在认识睡眠的路上,依然走得不够遥远。
 
■本报记者 胡珉琦
 
一天平均8小时,人类几乎都在做着一件相同的事,那就是睡觉。一个人一生大概需要花费三分之一的时间,躺在床上,一切感觉性的和运动性的活动统统停止。
 
这是一种浪费吗?事实上,睡眠状态下不意味着人类什么都不做,而是听从于大脑的指挥,在执行着一项神秘的任务。
 
人工光源改变人类睡眠
 
睡眠被视为包括人类在内的所有动物的本能,可是,我们究竟为什么需要睡觉?
 
“我们很早就发现了一个现象,人类自古都是日出而作、日落而息,因此,睡眠和觉醒最初就被认为是适应大自然白昼和黑夜交替变化的结果。”北京朝阳医院睡眠呼吸中心主任郭兮恒告诉《中国科学报》。
 
不过,上个世纪60年代,德国生理学家曾经做过实验,实验者被送到一个地下室,阳光被阻隔了,照明可以人为控制,实验者感受不到昼夜交替的现象,结果表明,他们还是按照大约24小时的周期有规律地起床、睡觉。
 
更有意思的是,此后,科学家在此基础之上还发现,在没有时间提示的情况下,实验者在一段时间过后,睡觉的时间每天都会推迟一些,直到出现昼夜逆转的现象,只是生活的周期并没有显著变化。
 
这时,睡觉和觉醒变成了一种内在的规律。而它之所以和自然界的昼夜节律相符,郭兮恒解释,这是因为有生物钟的调节。
 
生物钟的出现是动物与环境交互的结果,它通过接收外界节律性信号,从而调节“内环境”,使之与环境协调一致。而生物钟最重要的职能,就是控制活动和休息的昼夜节律。可这样的生物钟到底存在于哪里?
 
目前,我们已知的是,以人类为代表的脊椎动物并不只有一个生物钟,在大脑内的交叉上核和松果体等部位至少有三个。因此,生物钟不是通过后天学习得来的技能,而是与生俱来的。
 
不过,这不意味着生物钟是一成不变的,从电灯出现的那一刻起,人类的睡眠发生了重大的变化。
 
弗吉尼亚理工大学历史学教授罗杰·艾克奇发现,在人类进入电灯照明的时代之前,我们的祖先每晚睡眠都分成两个明显的阶段。所谓的第一段睡眠在太阳落山以后不久就开始,一直持续到午夜过后一点点,此后人会清醒一个小时左右,用来做祷告、看书、思索梦境等等,然后回去开始第二阶段的睡眠。目前,还没有用上人造光源的文明仍然保持着这样的睡眠方式。
 
但是,到了上个世纪20年代的时候,这种形式的睡眠已经彻底从人们的日常生活中消失了。人工光源的出现,让夜晚的工作或者娱乐活动大量剥夺了原本睡眠的时间,人们的生物钟也被迫作出了各种改变。
 
睡眠本质是一种大脑功能
 
无论是为了适应自然界昼夜交替或是生物钟调节的结果,都只能解释睡眠所呈现的规律,而依然不能完全回答睡眠为何存在的疑问。
 
19世纪,法国著名法学家列尔贝德在两岁的时候,由于一次意外事故脑部受伤,便失去了困意,直到73岁去世,其间71年中,没有睡过一次觉,堪称奇迹。然而,这个谜团始终也没有被揭开。
 
不过,通过这个故事,人们也就不难发现,睡眠产生的本质原因是跟大脑密切相关的。
 
东北师范大学生命科学学院教授孙晖在《睡眠》一书中指出,睡眠其实是为了满足大脑的需求,是脑部进行生理活动非常重要的时间段,因此,睡眠可以说是大脑的一种功能。
 
每个人几乎都有这样的体验,由于睡眠不足,导致头昏脑涨、注意力不集中,甚至是免疫力下降等等。这些活动主要是依靠大脑机能,睡眠不足直接影响的是大脑机能的下降。
 
因此,睡眠是伴随着大脑的进化而出现的,它使发达的大脑能够得到充分的休息,继而更好地工作。在她看来,人们甚至可以将其理解为是一种维持生命所不可缺少的防御技术。
 
不过,大脑进入休息的状态,不意味着它完全不在工作。脑电图的出现,终于让人们看清楚了自己在睡眠状态下的客观世界。
 
研究发现,人在一夜的睡眠中常会出现5~6阵眼球快速运动现象,眼球快速运动的频率为每分钟60~70次。“眼快动”时脑电波呈低幅快波,这是一种与清醒相似的脑电波,其间,大脑还会进行无意识的神经活动,于是便产生了梦。这样的睡眠被称为“快波睡眠”、“异相睡眠”。
 
与之相反的,能使身体和大部分脑细胞都进入休眠状态的,则是鸟类及哺乳动物等大脑发达的恒温动物所特有的睡眠方式,也被称为“慢波睡眠”或者“正相睡眠”。相较于前者,它是一种深睡眠。
 
对成年人来说,入睡之后的前三小时,是无梦的慢波睡眠出现的时候,睡得正香。此后,快波睡眠大约每90分钟交替出现一次,且其所占的比例逐渐增加,首次出现时通常只持续约10分钟,而在临近早晨的时候可以持续30分钟。一个晚上,快波睡眠和慢波睡眠会交替出现4~5次。
 
郭兮恒告诉《中国科学报》,一个可以被称之为好的睡眠,慢波睡眠也就是深睡眠需要保证在30%,有梦的睡眠在25%左右。
 
剩下的近一半的快波睡眠作用也不容小觑。人们在白天接收到的信息,需要通过睡觉来强化,快波睡眠正好提供了这样的机会。
 
因为快波睡眠时期,大脑皮层处于近乎清醒的状态,而且此时几乎不可能有新的信息传入大脑,因此,这种环境有利于大脑进行记忆整理和固定等信息再处理。
 
早在剥夺动物快波睡眠的实验中,科学家就发现,动物的记忆明显减退了。
 
人类可以告别睡眠吗?
 
对人类而言, 睡眠一直是一个未解之谜,而睡眠极限研究也一直是科学家们所热衷的课题。
 
目前吉尼斯世界纪录记载的最长不眠时间的纪录保持者是一位英国女性,时间为19天。而有研究人员参与并得到公认的是1964年的圣诞节假期,17岁的高中生创造的11天的纪录。
 
那么,在未来,是否有一种药物可以克服睡眠的习惯?郭兮恒给出的答案是完全否定的。
 
人们可以借助安非他命或者咖啡因等化学物质来保持清醒,但是事实证明,人类目前还没有发现任何一种可以完全取代睡眠的药物。
 
“这是因为药物只能让人在一段时间内失去困意,但是他无法代替睡眠的功能。”他解释,“如果大脑始终在运转而得不到必要的休息,伴随而来的就是生理机能下降,严重时出现精神错乱,甚至是昏迷。”
 
他认为,在自然界出现巨变,从而使动物进行重新进化之前,睡眠不可能消失。
 
当然,就睡眠本身而言是存在个体差异的,睡眠时间也不例外,每个人的必要睡眠时间并不都是7~8小时。
 
不过,对睡眠的需求与体力的好坏并没有很直接的关系,个体需要什么样的睡眠,说到底是由个体基因决定的。
 
有意思的是,美国的一位学者哈鲁特曼还曾试图找出睡眠时间与性格之间的关系。他曾登报征求每天睡9小时以上或者5小时以下的人,结果显示,睡眠时间长的人,浅睡眠所占的比例较大;相反,睡得少的人深睡眠时间较长。另外,他还发现,睡得少的人相对不会自寻烦恼,睡得多的人则相对会杞人忧天。
 
此后,学界有大量研究得出类似的结论:睡眠时间短的人,大多是乐天派,他们工作积极,学习努力,事业上富有雄心壮志,对未来充满信心,属于“外向型”;反之,睡眠时间长的人,在工作上小心谨慎,喜欢穷思苦想,甚至有些吹毛求疵,喜欢发牢骚,容易沮丧,不过他们往往也爱学习,富有艺术创造性,属于“内向型”。
 
在郭兮恒看来,这种说法并不是严谨的科学定论,睡眠时间和性格之间不是必然存在因果关系。不过,他也表示,睡眠与性格之间确实存在一定的关联。
 
他告诉《中国科学报》,在临床研究中发现,内向的、不善与人交流的,对自己要求较高的、不满足于现状的人,往往容易失眠,睡眠质量较差,一定程度上可能对睡眠时间的需求更大一些;而那些外向的、善于交流的、凡事都不往心里去的人,则睡得更好,因此,对睡眠的要求也许没那么高。
 
《中国科学报》 (2013-03-22 第9版 探索周刊)
 
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