睡眠,看似与我们的行动力背道而驰。睡觉时,我们的肢体处于休眠状态,似乎什么都干不了,无法写稿,无法谈生意,没有任何产出。不是有人说过“梦里走了许多路,醒来还在床上”么?
可是,没有人意识到,睡觉——我们自出生起就掌握的技能,近些年来似乎变得越来越麻烦。有人彻夜失眠,有人难以入睡,有人每天在睡眠与醒来之间挣扎,要么被闹铃叫醒后感到没有睡够,要么真的睡到自然醒后又为睡眠时间“过长”而内疚不安。
今年7月,《纽约客》深入分析了近些年来关于睡眠的一系列研究,并对相关研究者进行采访,解答了我们为何难以入睡、睡眠到底有什么好处、睡眠不足有什么影响等大众关心的问题。
《赛先生》特综合报道,希望读者更多地了解这个我们每天都会重复的过程。
什么影响了我们的睡眠?
褪黑素分泌增多,大脑得到需要休息的讯息,你的血压下降,心率变慢,呼吸平缓。然后,你轻轻入眠。
人是怎么入睡的呢?想象一下这个过程吧。你的体温开始下降,手脚保持温暖。完美!你会忍不住赞叹。
先不要急着赞美。实际上,这只是个理想化的描述。睡眠并不是一个简单的过程,而且近些年来似乎变得很麻烦。布莱根妇科医院(Brigham and Women’s Hospital)睡眠医学部主任Charles Czeisler的研发发现,过去50年,人们工作日平均睡眠的时间从8个半小时下降到不足7个小时。更详细的数据是,31%的人每晚睡眠时间少于6个小时,69%的人认为自己睡眠不足。不过,睡眠减少的现象并不仅仅发生在成年世界,我们人类这个种群都比以前睡得少了。南澳大利亚大学睡眠专家Lisa Matricciani博士对1905年至2008年的儿童睡眠数据进行了分析。她发现,在这期间,儿童的睡眠时间几乎每年要减少一分钟。
关系很大。Elizabeth Klerman在布莱根妇科医院睡眠医学部负责数据分析和建模工作。她研究环境的个体差异如何影响我们的昼夜节律(circadian rhythm)和入睡的能力。“不管你有多累,何时上床会影响到你睡眠的时长,”她说。
基本上,睡眠减少的问题并不在于我们睡醒的时间提前了,大多数时候与我们选择何时睡觉、如何睡觉进入睡眠状态究竟需要多长时间受到一系列因素的影响。为了弄清楚这些因素各自的重要性,Klerman首先对受试对象的习惯进行了评估,包括他们平时入睡的时间,起床的时间,以及睡觉过程中遇到的问题,是否用过睡眠辅助药物等。这些信息收集完毕,Klerman和同事将受试者们带到实验室,并监视他们的睡眠,评估每个因素对入眠的影响。
遗传因素部分地影响我们的睡眠。很多睡眠障碍,包括失眠症和昼夜节律失调,很大程度上受到遗传因素的影响。如果因为昼夜节律失眠没能按照日常作息时间休息,你的褪黑素水平就会下降:通知你应该睡觉的激素分泌不足,或者相应的受体缺失。但是,我们尚无法全面了解基因是如何影响人类睡眠的。
美国杰斐逊大学的神经生物学家Dragana Rogulja研究黑腹果蝇睡眠周期多年。她指出,睡眠基因在许多物种身上得到保存,而果蝇与人类有诸多相似之处,比如果蝇的基因构成与人类类似,和人一样喜欢每天在固定的时间睡觉。6月29日,她和同事在《当代生物学》刊发的研究显示,睡眠时间比同伴少的果蝇体内存在一种名为Taranis的基因变异。“关于睡眠仍有许多未解之谜,尤其是在分子水平上启动这一过程的蛋白质机制。” 论文的另一作者、助理教授Kyunghee Koh表示,该研究发现了能控制人们睡眠时间的新分子路径和大脑区域。
即便如此,人类基因在过去100年没有发生大的变化。遗传倾向性并无法解释为什么有那么多人存在睡眠问题。许多研究者发现,良好的睡眠卫生非常必要。良好的睡眠卫生甚至可以克服一些遗传因素的影响。反过来,差的睡眠卫生带来的影响可能与最严重的遗传疾病同样糟糕。
睡眠卫生的因素也包括生活习惯。尼古丁、咖啡因和酒精对睡眠都存在负面的影响,尤其是在睡觉前使用负面影响更甚。参加运动、按时吃饭,我们入睡得会更快一些;吃饭太晚或吃得过多,入睡就会变得困难。这一作用是相互的。睡眠障碍与体重增加也有关系。如果你在睡觉前肚子空空如也,睡意同样会逃得无影无踪。
情感计算研究组主任Rosalind Picard发现,睡眠的不规律是影响个人睡眠质量最重要的因素之一。在规律的时间上床睡觉要比熬夜一宿,然后第二天补觉要更健康。规律的睡眠对考出更高的绩点、拥有好的心情同样有帮助。
事实上,任何计划的改变都可能影响到睡眠。麻省理工学院媒体实验室睡眠卫生这一项中最重要的因素可能还是光的影响。过去一个世纪,光亮在夜晚已经变得非常普及。实际上,人眼中特殊的感光细胞会对黑暗和光的变化做出反应,仅在调控我们的昼夜节律中使用。这些黑视蛋白(melanopsin)受体与大脑调控机体生物钟的部分直接相连。它们甚至在盲人身上也会发生作用:盲人即使知觉,他们的身体仍旧知道如何调节生物钟。光帮助身体感知未来,它告诉我们周围环境在未来几个小时或几天将如何变化,我们的身体如何做好准备。哈佛大学神经科学家Steven Lockley说,“我们的时钟已经进化到可以预测明天了。”
然而,这种天然的预测系统现在变得方寸大乱。人类越来越多地被短波光或“蓝光”所包围,我们的昼夜节律系统会将之误以为日光。电脑、电视、手机和电子阅读器都会散发出蓝光;90%的美国人使用发射蓝光的电子设备。当我们使用散发着蓝光的设备时,我们实际上是向大脑发送推迟睡觉的信号。“我们对我们的黄昏做了什么?”Charles Czeisler叹道。当黄昏因为这些虚假的日光逐渐推迟时,我们感受到的是喷涌的能量,而非本该分泌的褪黑素。
Czeisler发现,人造光可以把我们的生物钟扭转4到6个时区。这取决于我们接触到的事物。在《美国科学院院刊》(PNAS)今年年初发表的一个研究中,Czeisler和他的同事让受试者在睡前看4个小时的纸质书或电子书,5个晚上为一组。结果是非常震撼的。和阅读纸质书的人相比,阅读电子书的受试者分泌出来的褪黑素更少,也更加不易感到困倦,分泌褪黑素的时间也推一个半小时,而生物钟也被改变。他们需要花费更长的时间入睡。次日清晨,他们的状态也不够机敏。
然而,并非只有长时间接触蓝波光才会如此。Lockley在进行睡眠实验室发现,受试者即使接触短波光不到12分钟,也出现了以上变化。
很多无法入睡的人都会寻求睡眠辅助药物。不幸的是,现有的药物可能不足以改变过多刺激带来的影响。我们通过药物治疗得到的睡眠与常规睡眠不同,可能也不如我们想象的那样有效。马萨诸塞州综合医院睡眠信息实验室和睡眠医学部门的负责人Matt Bianchi说,使用睡眠辅助药物的人只比不使用药物的人平均多睡30到40分钟。而且,市场上还没有药物能够完全模仿睡眠的自然路径。相反,很多药物会抑制眼球快速转动和慢波睡眠。Bianchi因此写道,这可能“损害睡眠的康复价值”。使用一些睡眠辅助药也会带来异态睡眠的风险。异态睡眠是指一个人处于睡眠状态时会有吃东西或离开房间的行为,醒来却回忆不起自己做过这些事情。一般来说,不推荐持续使用这些药物超过一周的时间。
当然,我们也有非药物的方法来促进睡眠。Lockley和Czeisler已经研发出一种灯光系统帮助人们在应该睡觉的时间产生睡意。这一系统一开始发出让我们保持清醒的波长的光,然后逐渐慢慢地变成更长、更“温暖”的光,告诉我们的身体准备睡觉。这一系统也被NASA采用,将在2016年10月安装在国际空间站。对消费者而言,大多数电子设备都可以安装蓝光过滤器。
认知—行为疗法。她认为,其他“意识—身体疗法”,比如太极、瑜伽和冥想,也可能有效果。Redline正在为存在睡眠问题的波士顿低收入居民开发一种瑜伽干涉疗法。瑜伽锻炼可以促进睡眠的相关研究为这一工作提供了理论基础。巴西佩洛塔斯大学(the Federal University of Pelotas)研究员Pedro Hallal领导开发的巴西疗法为低收入地区提供免费公共场馆服务,对改善睡眠有良好的前景。
还有一些行为方式上的方法。哈佛大学医学院的睡眠研究者Susan Redline推荐改善失眠还需要寻找更多的解决办法。一方面我们的睡眠问题在恶化,另一方面,我们却没有太好的方案来应对这一变化。
我们为何需要睡眠?
人生近三分之一的时间在睡觉。我们为什么要睡觉呢?
我们睡觉时,身体意识都非常脆弱。而且,睡觉时我们什么都不干,表面上看是产生不了任何效益的。1719年,考顿·马瑟(Cotton Mather)在一次布道时称,过量睡眠“有罪”,并哀叹我们经常在本该工作时睡觉。本杰明·富兰克林则有一句著名的俏皮话:“人在坟墓里将睡个够。”
很长一段时间,睡眠被认为是无用的一件事,甚至是研究睡眠的科学家都觉得睡眠很搞笑。哈佛大学的睡眠研究者Robert Stickgold还记得他之前的合作者J. Allan Hobson开玩笑说,睡眠唯一的功能就是治疗瞌睡(sleepiness)。2006年,脑神经科学家Marcos Frank在一篇研究睡眠功能的论文中总结道,睡眠对人类认知的效果是“微弱或模糊的”。
过去十年,尤其是在去年,睡眠之谜正被逐步揭开。实际上,睡眠是我们生命中重要的一部分。我们需要闭上眼睛,什么也不做,进入睡眠的状态。
抑郁症以及心血管疾病、高血压、认知功能和运动功能障碍等疾病的增加。
观察睡眠中的不正常现象,可以帮助我们了解人类为什么需要睡眠。快速动眼(REM)睡眠行为障碍患者在进入REM睡眠状态时会进行和梦境一致的运动活动。REM睡眠行为障碍是神经变性病(neurodegenerative disease)的前兆。蒙特利尔一个睡眠研究中心发现,有一半以上的REM睡眠行为障碍患者在发病12年之后表现出神经变性病的临床表现,比如,睡眠中出现几秒甚至几分钟的呼吸暂停。试验表明,REM睡眠行为障碍与糖尿病和心血管疾病相关,会导致认知功能障碍。清醒状态下的功能障碍大约有10%是慢性失眠症的结果。慢性失眠会导致生活质量低下,带来睡眠是身体修复与维护认知功能的需要。同时,睡眠可能有利于缓解血管张力。失眠症与抑郁症存在相关的事实说明,睡眠可能有助于应对情感压力或其他混乱事态。
2000年,Stickgold在《自然》发表的一项研究表明,睡眠和做梦对记忆巩固有重要作用。受试者们被要求在三天的时间内每天花7个小时的时间玩一款游戏。一些人从来没有玩过这款游戏,另外一些人对这款游戏轻车熟路。第三组受试者则是遗忘症患者,他们的内侧颞叶和海马体存在严重损伤。这种情况下,他们无法形成新的记忆片段。每个晚上,当受试者睡觉时,会被不断叫醒,并被要求回忆梦到了什么。结果证明,他们梦到的是这款玩的游戏。令人吃惊的是,即使是遗忘症患者也会梦到这个游戏。第二天醒来,受试者已经记不起游戏,也记不起半夜叫醒他们的人,但是他们回忆的形状很符合之前在游戏中观察到的图案构造。
此后,关于记忆与记忆功能相关的证据开始不断涌现。
2013年,Stickgold发表了一篇综述,总结其他研究者在这一领域的进展。他认为,睡眠不仅对记忆巩固至关重要,也是一种非同寻常的选择机制。有时候,我们记起一件事仅仅因为它令人激动或悲伤。有时候,我们为了弄明白一件事为何重要,努力回想每一个琐碎的细节。Stickgold说,睡眠和做梦,帮助我们对材料进行筛选,存储重要的内容,不管这一内容是大量信息中的要点还是一个具体的细节。“梦里,我们得到的只是片段。醒来后,我们知道所有。”
图宾根大学(the University of Tübingen)神经生物学家Jan Born和明斯特大学(the University of Münster)神经科学家Ullrich Wagner 曾让受试者解答一道相对复杂的数学题。这个问题有一个比较简单的解决方法,只要使用一个抽象的概念就能很快得出答案。当然,受试者并不知道这一点。少数人在一开始就找到了答案。8个小时以后,每位受试者重新做这道题。在此期间,一些人可以睡觉,而另外一些人不可以。结果显示,没有睡觉的人快速得出答案的只有四分之一,而在这8个小时内睡觉的人找到捷径解题的人达到60%。实际上,我们在睡觉时,大脑就会重放白天的经历,对这些信息进行加工,学习,筛选。某种意义上讲,大脑一遍睡觉,一边思考。