一夜没睡,第二天简直是废了!大脑说:呵呵,活该

果壳网2019-09-05 16:11:17

日出而作,日落而息。对什么时候该睡觉,什么时候该起床的问题,我们的身体总是保持诚实。回忆一下熬夜看球或是通宵复习后的早晨,你那种迷迷糊糊脑子不好使的感受,便是不按照身体指令好好休息的代价。


可是我们为什么要睡觉?有的人认为是为了保存能量和隐蔽;也有的人认为睡觉起着帮助身体恢复的功能;有理论主张睡眠是为了给新的学习记忆腾出空间,也有理论主张睡眠是为了给脑细胞一个机会排掉积攒了一天的“垃圾”。这个问题看起来简单,但事实上科学界众说纷纭,至今也没能给出一个确切通用的解释。


图 | Unsplash


不过,大量的科学研究也确定了一件事:我们的睡眠受到生物钟和睡眠内稳态这两大机制的调节,生物钟帮助你白天觉醒黑夜入睡,而内稳态则负责维持睡眠和觉醒的平衡——你处在觉醒状态的时间越长,你想要睡觉的需求也会越大。可想而知,长时间的睡眠剥夺并不是什么好事。只是,具体有多坏?比利时列日大学的神经生物学家皮埃尔·马凯(Pierre Maquet)和同事就在《科学》杂志上发表了他们的研究结果——为了搞清楚人们在该睡的时候没有睡觉时,他们大脑到底做了些啥,33名志愿者为科学“牺牲”了自己的睡眠。



神经生物学家皮埃尔·马凯(Pierre Maquet) | fmre-gske.be


马凯和他的团队招募了17名男性志愿者和16名女性志愿者,他们的年龄在21岁上下。这些志愿者们自愿接受“惨无人道”的待遇——在参与实验的过程中,他们有连续42个小时是不允许睡觉的!而为了确认究竟哪部分大脑在睡眠剥夺的过程中发挥了作用,他们需要接受12次功能性磁共振成像(fMRI)扫描。在每次fMRI扫描的过程中,他们还必须接受PVT测试(精神警觉性测试)以确定他们当时的反应能力。


所幸,在完成这项“42小时不给睡觉”大挑战后,他们将能舒舒服服地睡个好觉。好梦之后,他们还将回来接受第13次fMRI,用来与睡眠剥夺时的数据进行对比。在实验的全程,研究人员还测量了参与者的褪黑素水平,褪黑素浓度的变化反映了他们的生物钟周期。



参与者们在睡眠剥夺实验前会在实验室睡两个晚上,分别用于适应实验室环境和睡眠基线测量,之后他们需要在5勒克斯照度21摄氏度的房间中待上42个小时(42h-CR)——不许睡觉。在这个过程中他们会经历12次fMRI扫描。而随后,他们能安心休息12个小时,再进行第13次fMRI扫描。| 参考文献[1]


对比不同时期的数据,研究人员惊讶的发现,睡眠缺失对大脑不同区域的影响并不是一致的。大脑对生物钟的反应大概可以分为两种:“严格听话型”和“不管不问型”。大脑皮层下的区域,包括中脑和丘脑等结构就属于前者——它们是生物钟的忠实哨兵,无论睡没睡好,活跃程度都还能与生物钟节律保持一致。而大脑皮层的大部分区域,比如前额皮质等等,它们就不大买生物钟指令的帐——只要睡眠需求大了,它们就会自动进入不活跃状态。马凯认为,这就是为什么在熬夜之后,即便是在本该精神的大白天,我们却依然会“迷迷糊糊”的原因。——当你大脑的许多区域已经完全不理会时间的提示而自顾自得睡觉了,你怎么能要求它像平时一样反应机敏呢?

人脑的主要结构:额叶(粉红色)、顶叶(绿色)和枕叶(蓝色) | hzh.wikipedia.org


长时间的睡眠剥夺导致的脑部变化也反映在参与者的行为上。随着清醒时间的延长,他们变得越来越焦虑不安,无精打采。PVT反应测试的结果也显示,睡眠剥夺使他们的反应时间变得更长,而受生物钟的影响,他们在凌晨的表现尤其差。也就是说,这些参与者的认知能力和情绪都遭到了睡眠不足的损害。而在充分的睡眠之后,fMRI测试和其他各项调查都显示,参与者的各项指标回到了正常水平。但需要注意的是,在这项研究中,这些测试并不是针对长期效应设置的,所以并不意味着醒两天睡一天就足够将熬夜的负面效应都“补”回来


33个被试样本量小了点,但是3000人的睡眠剥夺实验……有点困难。| lovindublin.com

在一夜未眠后的早上9点保持清醒是一件非常困难的事——这是每一个有过刷夜经历的人都清楚的道理。而马凯的研究则揭示了这一道理背后的原因。生物钟和睡眠内稳态对不同的脑部区域有着不同的“控制力”,这也许能帮助科学家更好地了解睡眠对大脑各处的不同意义。而对于我们这样的普通人来说,马凯和他的团队告诉我们的最重要的一件事,我们早已听过无数遍:没事还是少熬点夜吧。

参考文献:

[1] Muto, Vincenzo, et al. "Local modulation of human brain responses by circadian rhythmicity and sleep debt." Science 353.6300 (2016): 687-690



作者:S.西尔维希耶 
编辑:Calo


一个AI

说它干啥,就跟有人会听似的......

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