我们常常会问:“为什么要睡觉?”但也可以反过来想:“为什么要醒着?”除了其他原因,我们清醒是为了寻找和进食食物、喝水、逃避危险、繁衍后代和锻炼身体。而我们睡眠,是为了恢复免疫系统、抵御癌症、巩固记忆、排出大脑毒素。大多数成年人需要七到九小时的睡眠才能保持健康。如果你的睡眠时间达不到这一标准,就该思考一下,那些额外的清醒时间是否真的比你的健康更重要。
什么是睡眠?睡眠是一种大脑的自然状态,每天都会周期性出现,在此期间,我们的意识以及对外界视觉和声音的反应逐渐减弱。但睡眠不同于全身麻醉,后者在操作得当时会让人完全失去知觉。虽然麻醉师常说手术前让病人“入睡”,但病人通常表示自己对麻醉期间发生的事情毫无概念。此外,睡眠期间还会规律性地出现有意识的觉醒阶段,即快速眼动(REM)睡眠。
睡眠分为两个阶段:快速眼动睡眠和非快速眼动(NREM)睡眠。快速眼动睡眠与做梦关系密切。但我们现在知道,大多数人在NREM睡眠中醒来也会记得自己做过梦。非快速眼动睡眠包括四个由浅入深的阶段。在这些阶段中,神经元活动变得更加同步,产生幅度高、频率低的脑电波,这种脑电波可通过脑电图在头皮上检测到。从脑电图呈阶梯状的变化可以看出,随着睡眠周期推进,神经元同步活动逐渐减弱,大脑进入快速眼动睡眠状态。
在快速眼动睡眠期,大脑在瘫痪的身体中制造幻觉(即梦境),头皮记录下的脑电活动与清醒时相似。此时的失张力,即肌肉张力完全消失,是为了防止我们在梦中行动而受伤。如果失张力和REM睡眠不同步,就会引发寄生性睡眠障碍或行为紊乱。例如,如果调节失张力的脑干回路受损,可能导致REM睡眠行为障碍,这是一种人在睡梦中表现梦境内容的病症,有时会无意伤害自己或他人。(虽然这种障碍听起来像梦游,但其实它是另一种寄生性失眠。)而睡眠瘫痪则相反,它发生在清醒与失张力重叠时,使人短暂地无法动弹或说话。睡眠瘫痪本身并不是独立的寄生性睡眠障碍——它是其他障碍的一部分,但很多健康人也可能经历这种现象。
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保持清醒其实是一件费力的事。清醒不是大脑的默认状态,而是由脑干使用谷氨酸、乙酰胆碱、5-羟色胺和去甲肾上腺素等神经递质,激活大脑皮层所产生的状态。这些神经递质通过被称为升激活系统(AAS)的脑干结构传递到大脑皮层。AAS是多个神经核的集合,名字颇具特色,例如蓝斑核和缝核等。这些神经核会将特定神经递质广泛投射到大脑皮层的目标区域,其中许多还会传入丘脑,这对核桃大小的脑区是进入大脑皮层的“珍珠之门”。一旦这些神经核的信号被切断,大脑便会陷入不可逆的沉睡状态。
那么,是什么在睡眠时“关闭”了AAS?腺苷是一种在清醒期间在大脑中积聚的分子,它会抑制AAS,使人产生困倦感;而咖啡或茶中的咖啡因会阻断腺苷的作用。但腺苷并不是唯一影响睡眠的因素。下丘脑的视交叉上核是调节睡眠的关键区域,位于双眼视神经交叉之上。该核团中的神经元接收来自视网膜的光信号输入,告诉大脑外界是否有光,从而帮助我们将睡眠时间与昼夜节律同步。不过,这种机制容易被人工光源干扰,比如睡前手机屏幕的蓝光。而下丘脑的另一部分——结节乳头核——则似乎通过组胺这种神经递质调节觉醒状态,这也解释了为何抗组胺药(如常见的抗过敏药)会让人感到昏昏欲睡。