為什麼要睡覺? 睡出健康與學習力、夢出創意的新科學(上)

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May 13, 2022

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睡眠一直是我很有興趣的議題,總會好奇到底睡眠對我們有多重要、為什麼周遭朋友會受到失眠所苦、到底怎麼樣才是對的睡眠以及對的時間等等的各類問題,這本書從一開始睡眠的成因起頭,並告訴我們睡眠為何重要,他可以帶來的好處以及缺乏所帶來的問題,再來是談到夢,夢到底在睡眠中扮演甚麼樣的角色,最後是討論現今社會所遇到的失眠問題以及對社會中各層面影響的探討。總而言之想告訴讀者"睡眠真的很重要"!

推薦指數 : ★★★★★

也由於書中有相當多的專業知識,因此這篇文章的內容會稍微長一些,還請大家耐心看完囉!

一、睡覺是甚麼?

首先來談,睡眠是甚麼?怎麼促成的?

1. 影響睡眠的主要因素:

睡眠包含各種因素的影響,第一個是”近日節律”,第二是”睡眠壓力”,
近日節律則像是生理時鐘,地球上任何生命超過一天的生日都有這樣的節律,這種自然韻律會把訊息傳遞到身體各個部位中,決定我們何時想睡、何時起來,當然也包含了核心溫度、代謝速度以及各種激素的釋放。

睡眠壓力則會隨著沒有睡眠的時間增長而增加,促使我們越來越想睡覺。
而近日節律並不是完全由陽光所支配,其實我們本來就有這樣的節律,像是書中提出了含羞草的實驗,就算沒有照到太陽,含羞草還是會表現出張開或下垂,根據內在的近日節律。

在1893年美國芝加哥大學的研究者用自己當成白老鼠,帶著食物跑進了完全無光的猛瑪象洞穴中來看人類是不是可以在沒有太陽的情況下測試人的生日節奏。驚人的發現,就算沒有太陽人類還是依循著一定的節律,但這個節律並不是完整的24小時,而是比24小時在再長一些,而根據他們的記錄這個時間每天都會再增長一點,因此陽光更準確地說,是我們的報時器,讓我們可以精準的調整我們的生理時鐘,且除了陽光以外我們的飲食、溫度變化等也會影響到近日節律協助調整正確的節律。

2. 近日節律的個人差異:

近日節律其實人人都有所不同,就像前面所述,身體也會根據這樣的時鐘來挑整合新體溫,讓人更好睡著或是清醒,因此也導致的晨型人與夜行人的差異,有時候並不是他懶惰或是勤勞,而是本來生理時鐘就有所不同,如果在過早的時間將夜行人吵醒,就像是再機器還沒暖起來的時候就要她運作一樣。

而這樣的設計其實在演化上也是具有其目的的,為了確保群體的安全增強防禦力,這樣的設計可以讓群體在每個時間的時候都有防禦機制,也增加了存活的機率。

3. 褪黑激素的作用:

褪黑激素是隨著近日節律而調解的一種激素,褪黑激素就像是一個擴音器,大聲地對身體宣告”天黑了”的訊息,於是身體開始調節,準備睡眠,通常會在日略時後開始分泌,到凌晨四點達到高峰,隨著黎明來臨而降低。

4. 睡眠壓力:

當你沒有睡眠的時後,腦中會不停的分泌腺苷,越久沒睡就會累積越多這樣的化學物質,也會讓你越想睡覺,通常達到高峰的時間約為睡醒後的12–16小時間,腺苷的累積就是我們的睡眠債,長期會對身體造成不可忽視的影響,而消除腺苷的方法就是睡覺!

5. 咖啡因對睡眠壓力的影響:

咖啡因是常拿來做為提神的飲品,他的效果就是會再腺苷與受器之間創造一堵牆,來阻止受器碰到腺苷而感到想睡,但這並不代表腺苷消失了,反之他會越累積越多,而且咖啡的半衰期大約在5–7小時,假設你在晚上六點喝,可能讓你在凌晨還有50%的咖啡因濃度而難以入睡,這樣也導致了晚上的睡眠不佳。而我們所謂的”咖啡因崩潰”,當你試著用咖啡因讓自己清醒到清晨,你會發現咖啡因消退後,睡意更強烈,更難專注做事。

在一項有趣的實驗中,NASA用蜘蛛做實驗(P.35),並給他們咖啡因、LSD、大麻、安非他命等並做比較,他們發現,就算是咖啡因,和其他類毒品相比,所結出的網也好不到哪裡。

6. 睡眠壓力+近日節律:

結合後就是我們一個人平常的休息、清醒時間(P.37),也可以拿來解釋為什麼半夜不睡覺,熬夜之後精神會更好,因為晚上處於睡眠壓力的高點,加上近日節律調節的低溫,而早上的時候,近日節律讓想睡的慾望降低,雖然睡眠壓力還是繼續上升,但會感受到比較起晚上,清醒程度較高的結果。

下面第一章圖代表的是正常的人睡眠慾望隨著時間的改變。

正常的歷程

下面第二章圖代表的是在沒有睡眠的情況下,時間與睡眠慾望的關係,可以發現由於近日節律的上升,會在遭上七點到十一點間覺得反而沒有那麼想睡了,感受到清醒程度比晚上高,但等到再次11點時,會感受到更強烈的睡意。

睡眠剝奪後的歷程

睡眠的時後腦中到底發生的甚麼事情?

睡眠的過程分為快速動眼以及非快速動眼兩個歷程。

快速動眼就是我們作夢的階段,在這時候的腦波很類似醒著的時候,活躍程度甚至比醒著還高30%,但並不像醒著的時候是接受外在資訊,而是讓情緒、記憶等訊息在腦中重播,並在腦中上演各種不同的奇異聯想,而這時候為了確保人不會將夢中的事情表現在現實中,身體會是完全癱瘓的。

非快速動眼則是所謂的深度睡眠,這時候的腦波較為穩定,波長較長,因此也較適合傳送訊息,這時候也是我們將記憶轉到較長期儲存地點的時候。

另外我們也可以發現,雖然一個週期(兩種動眼都結束一次)的時間為90分鐘,但隨著時間的變化,每一個週期中的兩種運動的比例會有差異,一開始睡眠時非快速動眼的時間較長,而接近醒來時快速動眼的時間則較長,可以想像成在一開始的時候主要是選擇出要記憶的資訊(篩選),而後期的話主要是增強記憶間的連結,透過這樣也可以讓我們更有效的儲存記憶。

其他動物的睡眠

基本上所有生物都會睡覺,就算是細菌也有活躍與不活躍的時期,各種動物所需的睡眠時間也不盡相同,像是大象的睡眠是人類的一半,老虎與獅子則是15小時,目前尚沒有辦法解釋各種物種睡眠時間長短的差異原因。

另外能夠測量的到每個物種幾乎都有非快速動眼的階段,但只有鳥類與哺乳類有發展完全的快速動眼,比較特別的像是生活在海中的哺乳類就沒有快速動眼,可能因為他們還是要到水面上呼吸,而快速動眼導致的癱瘓可能會讓他們淹死。

生物在睡覺的多樣性上也是非常的不同,像是鯨豚就可以用單半球的非快速動眼睡眠,鳥類也是,在成群睡覺時,鳥群也會藉由左右半邊腦的輪流睡覺來休息。

人類的睡眠

而人類天生適合”兩段式睡眠”,也就是午睡加上晚上的長時間睡眠,根據哈佛大學公共衛生的研究人員,納些沒有規律午睡的人較有規律午睡的人因心臟病死亡的機率高了37%,在勞工上又格外嚴重,缺乏午睡的死亡風險增加程度超過60%。

人類的睡眠也與其他物種有所不同,像是與其他靈長類比較就可以發現人類的快速動眼明顯比較長,占了20–25%總睡眠時間,其他靈長類只有9%。

生活方式的改變,從樹上到地上,也是讓我們可以大大增加快速動眼比例的原因,不用擔心睡到一半會掉下來。
快速動眼還有提升情商以及創造力的能力(帶來了日趨複雜的社會以及更多的創新),這也是為什麼作者認為因為這樣的睡眠革命,使得人類能達到食物鏈頂端的主因。

進一步探討人類的睡眠,並不是從小到大都有一樣的REM/NREM時間佔比,像是在母親肚子裡的小孩會需要較多的快速動眼來建構腦部的神經網路,隨著時間增長非快速動眼也慢慢增加到正常的水平。

隨著腦部的發展,研究者也發現,腦的成熟過程是由後腦(視覺及空間知覺的區域)開始,然後慢慢到前額葉(理性、批判性思考的區域),這也可以解釋為什麼青少年常常少根筋,因為他們真的少根筋。腦部的發展,都有賴於睡眠所提供的效果,研究者也在對貓跟老鼠的實驗之中,發現剝奪他們深沉睡眠對腦部成熟的影響。

二、為什麼我們該睡覺?

睡覺除了可以幫助鞏固記憶、恢復學習能力還有助於降低各項疾病的風險

1. 協助記憶的紡錘波:

每天的資訊都會經過一個叫做海馬迴的地方,他就像是腦中的暫存記憶區,一但超出容量就沒辦法再裝更多。
科學家發現睡覺的時候也就是深度睡眠時所產生的紡錘波,會幫助清空海馬迴的暫存記憶並放到長期記憶的皮質中,他們也發現,這樣的紡錘波,通常出現在睡眠後期的早晨階段,也因此過早的上學時間也正好妨礙了這樣紡錘波的運作。

對腦波進行觀測時也發現,受試者還沒睡覺之前取出記憶的地方是海馬迴,但睡完一覺之後,取出的地方變成長期記憶的皮質。
反之,若我們經過了一夜的熬夜學習之後沒睡覺,即使之後再怎麼補眠,也沒辦法使這些記憶固定下來。

2. 睡眠能讓技巧更進一步

科學家針對練習鋼琴做測試,發現如果經過睡眠,表現上升20%準確度也提升了近35%,這告訴我們即使我們在沒有進一步練習的情況下,大腦仍會持續增強記憶,而且會從記憶中辨認出有困難的地方並加以修正。

3. 膠淋巴系統 : 大腦清潔隊

在進行阿茲罕默症研究(P.165)的同時(作者認為與睡眠有不可分割的關係)。

他們也發現了”膠淋巴系統”也就是大腦的清潔隊,會協助清除大腦每天運作所產生的有毒物質。牠們活動最有效率的時間是在深度非快速動眼的時候,速率大概是一般時間的10–12倍,而且在這時候腦中膠細胞的體積也會縮小,好讓這樣的清洗可以更順利,帶給我們早上清醒有效率的腦子。

4. 睡眠刺激方法:

科學家也好奇,到底睡覺是否會選擇性的記憶,因此設計了一個實驗,讓受試者看很多字卡,每個字卡都有記住或忘掉的提示,睡完覺的人出現的對於這兩類記憶的顯著差異而對於沒睡覺的人而言則不會有太大差異。

更進一步,他們好奇是否有方法可以強化某些特定記憶,因此在給予受試者看某些圖片並要他們記得畫面,再某些畫面中播放音樂來做為提示,並在睡覺時重複播放這些音樂。結果顯示,有被強化過的資訊正確記住的情況遠大於那些沒有音樂強化的圖片。

5. 沒有睡覺也會帶來很多壞處:

科學家對各種不同睡眠時間進簡單的注意力測驗(P.143),只要桌上的燈亮起來受試者就必須按下按鈕,並分四組給予不同的睡眠劑量,他們記錄到微睡眠,也就是發現燈亮了卻短暫的完全停止反應,而去比較這四組的失神情況。

八小時睡眠的人獲得完美的表現,連續三晚不睡的人則出現災難性的失誤(其實在第一晚沒睡後失神就提高了400%),令人驚訝的是另外兩組四與六小時睡眠的組,表現的情況不佳,甚至與連續24小時沒睡的人一樣糟。

有鑑於此,他們更無法接受一個人說”我一天只要睡四、五個小時就夠了”。(有少睡基因的人少之又少!)

不僅如此,少睡可能還會影響到理性、情緒,人們控制情緒的地方在杏仁體上,根據觀測,被睡眠剝奪的人在杏仁體在情緒的反應上增強了60%,讓人們更容易在極度正面與負面的情緒中擺盪。

更嚴重的是社會並沒有正視這件事情的影響,像是因為疲勞駕駛發生的交通事故就比吸毒與酒駕來的還要更多,經由研究他們也驚訝的發現:

把四小時睡眠者與酒駕者來做比較,兩者在駕駛時所犯的錯誤上其實並沒有太大差異。

此外,睡眠不足也會帶來心血管系統、糖尿病(參與者被限制連續六晚只能睡四個小時,一周結束後,這些原本健康的參與者,吸收標準劑量的葡萄糖的效率,比過去低了40%,意思是如果給不知情的家醫科醫師看他們會立刻把這些病人歸類於糖尿病前期)、癌症、肥胖(吃不飽、糖分攝取提升)、脂肪難消、生殖系統、免疫力等各種不同的問題,在書中也有根據各種不同的病症做研究來看睡眠與這些問題的關係,可以見得的是,都是有顯著相關的。

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