本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
睡眠对所有事物都有好处吗?科学家讨厌给出绝对的答案。但是睡眠研究人员看得越多,答案似乎就越倾向于响亮的肯定。
沉睡的大脑在学习和记忆中起着至关重要的作用,这是睡眠研究人员近年来反复强调的发现之一。但这还不是全部。人们越来越认识到,睡眠似乎参与调节基本的代谢过程,甚至参与精神健康。罗伯特·斯蒂克戈尔德,一位在哈佛医学院工作的著名睡眠研究员,在此简要介绍了睡眠的当前状态,因为它与记忆、精神分裂症、抑郁症、糖尿病有关——他甚至解释了午睡的好处。
我们在理解睡眠方面取得了多大的进展?
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尽管我们在2000年前就理解了每一种其他基本驱动的功能,但我们仍在努力弄清楚睡眠的生物学功能是什么。现在最明确的信息之一是,人类白天每清醒两个小时,大脑就需要一个小时的离线时间来处理它接收的信息,并弄清楚要保存什么,丢弃什么,如何归档以及这一切意味着什么。
那么睡眠是为了什么?
记忆在睡眠期间被处理。但睡眠不仅仅只有一个功能。这有点像听舌头研究人员争论舌头的功能是与味觉有关还是与言语有关。你会想说:“伙计们,拜托,两者都有。” 现在有非常好的证据表明,除了帮助记忆外,睡眠还在免疫和内分泌功能中发挥作用。有很多关于肥胖流行病在多大程度上实际上是睡眠不足的后果的讨论。
睡眠是如何发挥如此多样的作用的?
这有点像一个棘手的游戏,因为它看起来睡眠在进化上已被确定为完成工作的好时机。如果你在一家大办公室工作,清洁人员会在晚上来。这不是因为他们喜欢那个时候,或者那个时候他们效率最高,而是因为那时办公室里没有人,办公室关门了,最容易完成家务。我猜想,随着进化时间的推移,一些功能已经附着在睡眠上,因为那是系统最关闭的时候。大约三分之二的生长激素是在深度、慢波睡眠期间分泌的,人们推测这与其说睡眠的关键功能,不如说这是暂停并花费能量用于生长的最佳时机。
睡眠与记忆的关系是什么?
睡眠在记忆的稳定以及它们的加强和保留方面起着明确且通常至关重要的作用,允许保留一些记忆,而让另一些记忆被遗忘。它对于从大量信息中提取要点以及发现控制该信息的规则也至关重要,因此,如果您给出各种刺激,睡眠可以帮助您确定刺激产生的规则,甚至可以帮助您洞察您甚至不知道存在的模式和规则。
梦想的重要性是什么?
重要性要小得多,小得多。十年前,我们在《认知神经科学杂志》上发表了一篇论文,其中我们表明我们生活中事件的情景记忆不会在梦中重现。因此,关于你梦到发生的事情,你不会梦到实际发生的事情的旧概念实际上得到了很好的验证。做梦的大脑似乎以构建与最近事件相似但又不同于最近事件的幻觉场景为目标。
艾琳·瓦姆斯利和我用计算机迷宫学习任务表明,如果你在学习后小睡一会儿,你在该任务上的进步会比你保持清醒时更大。此外,如果你在小睡期间收集梦境报告,你会发现正是那些报告说他们一直在梦到迷宫任务的人在重新测试期间表现出更大的进步。有趣的是,如果你看看梦境内容,很明显梦境内容本身并没有帮助。它与任务有一种古怪的、奇怪的关系,但并没有以一种可以帮助你表现得更好的方式,这导致我们将其描述为记忆过程的一种生物标志物。
我们认为我们看到的是,当大脑的海马体区域(我们知道它编码空间地图)正在重放和加强其对迷宫布局的记忆时,参与做梦的大脑的其他区域正在构建这些“如果”情景,想象中的未来情景,有点像在探讨这个信息的用途是什么的问题。
一位受试者报告说梦到了迷宫,然后想起几年前在一个蝙蝠洞里,你可以想象他的大脑在说:“好吧,这两者如何结合在一起?这个蝙蝠洞有什么可以帮助我更好地完成这项任务吗?或者关于这个迷宫任务,我不应该只是将其归档在我参与的实验下,而是以一种如果我再次去洞穴探险的方式归档,那么也许我从这个我刚刚玩过的游戏中学习到的关于探索迷宫的东西可能会有用?” 我认为我们越来越感觉到这就是做梦的目的——这个信息在未来可能对我有用吗?它正在探索关联网络,并试图找到看起来有希望的关联。
睡眠对精神疾病有什么影响?
如果你找一个同时患有睡眠呼吸暂停和抑郁症的成年人,你会发现它们之间联系非常紧密。如果你患有抑郁症,你患呼吸暂停的可能性会增加四倍,如果你患有呼吸暂停,你患抑郁症的风险会增加五倍。如果你找一个同时患有抑郁症和呼吸暂停的人,并用CPAP[持续气道正压通气]治疗呼吸暂停,你可以使他们的抑郁评分降至临床水平以下。
如果你找患有睡眠呼吸暂停和多动症的儿童——对于儿童来说,呼吸暂停通常是由腺样体和扁桃体肥大引起的——如果你切除扁桃体和腺样体,你会在多动症症状方面得到比给他们服用利他林更大的缓解。
如果你剥夺双相情感障碍患者的睡眠,你会让他们陷入躁狂状态。
如果你观察抑郁症患者,REM睡眠在晚上来得更早。当抑郁症的治疗未能逆转这种影响时,抑郁症复发的可能性会更高。选择性地剥夺抑郁症患者的REM睡眠可以显着减轻他们的症状,尽管一旦停止剥夺,症状就会恢复。
如果你找长期的、服药的精神分裂症患者,他们在这种被称为睡眠纺锤波的东西方面存在巨大的缺陷,睡眠纺锤波是这些一秒钟长的脑电图振荡。与对照组相比,长期服药的患者睡眠纺锤波减少了 40%;朱利奥·托诺尼小组[在威斯康星大学] 和我们的小组发现,纺锤波减少得越多,患者表现出的阳性症状[例如幻觉和妄想] 就越多。纺锤波的减少与睡眠依赖性记忆增强的减少有关。我们刚刚在《睡眠》杂志上发表了一篇论文,表明如果你给这些精神分裂症患者服用Lunesta(艾司佐匹克隆),你可以增加他们的纺锤波,现在睡眠依赖性记忆处理看起来正常了。
我们是否到了可以就某人每晚需要多少睡眠提出建议的地步?
问你每晚需要多少睡眠就像问你需要多少食物一样。普通人会说 2000 卡路里。但例如,你还需要一定量的蛋白质和维生素。卡路里只是为了支持身体的能量需求。
当你问我某人需要多少睡眠时,我会问为了什么?巩固情景记忆所需的睡眠量可能与您从信息中提取要点所需的睡眠量不同,并且两者可能都与您优化葡萄糖调节和抗体产生所需的睡眠量不同。
如果你让大学生每晚睡四个小时,持续五天,然后进行葡萄糖耐量测试,他们看起来是糖尿病前期。这不足以维持正常的胰岛素调节,但对于某些记忆测试来说,四个小时可能绰绰有余。
我们还必须问何时睡多少?对于某些记忆过程,90 分钟的午睡与整夜睡眠的效果一样好,在某些情况下甚至比晚上睡六个小时或四个小时的效果更好。就这些记忆过程而言,午睡具有异常的效率。
另一方面,如果你觉得你获得的睡眠量足够了,如果你周末没有睡得更久,如果你不认为不设置闹钟是个笑话,如果你起床后的头两三个小时内不喝咖啡,你可能做得很好。
如果你喝两杯咖啡才能开始工作,你就没有足够的睡眠。如果你周末睡晚两个小时,你就没有获得足够的睡眠。我认为睡眠量因人而异。没有绝对的量。我告诉人们关掉闹钟一周,看看会发生什么。如果你发现你醒来的时间比你本应上班的时间晚了一个半小时,那你可能没有睡得足够早。如果我要猜测,我仍然认为八个小时看起来是最好的选择。
图片来源:Albert Londe/维基共享资源