睡眠不足，大脑会怎样？

编辑/维悌

睡眠不足，大脑会怎样？

编辑/维悌

熬夜后，大脑认知能力快速下降

现如今，睡眠缺乏是一个相当普遍的问题，上夜班、倒时差、睡眠障碍和衰老都会影响我们的睡眠时间。睡眠不足会导致健康情况恶化，在熬夜的时候，我们大脑的认知能力也会快速大幅下降。

为了揭示缺乏睡眠与昼夜节律之间的关系，法国列日大学和英国萨里大学的研究人员招募了33名志愿者。他们让志愿者连续两晚不睡，在睡眠被剥夺和随后的恢复性睡眠中扫描他们的大脑。这项研究报告发表在《科学》杂志上，揭示了大脑应答睡眠缺失的复杂机制。

研究人员对每个志愿者进行13次大脑扫描，其中12次在睡眠剥夺阶段，1次在恢复性睡眠阶段。随后，他们将扫描数据与褪黑素节律进行对比。褪黑素是人脑昼夜节律的一种激素指标。

研究显示，一些大脑区域（尤其是亚皮层区域）的活性遵循24小时节律。另一些大脑区域（尤其是前脑）的活性随着清醒时间的延长而降低，不过会在恢复性睡眠之后回到睡眠剥夺前的水平。还有一些大脑区域的活性表现为上述两种模式的结合。此外，扫描大脑的时间对扫描结果有很大的影响。

从人类行为上看，大脑功能同时受到清醒时间和昼夜节律的影响。在睡眠剥夺阶段，大脑性能弱化与清醒时间并不是线性关系。大脑性能一般在白天保持稳定，在晚上快速弱化，到第二天又稍有改善。

研究人员通过检测大脑活性的功能性磁共振成像（fMRI）观察到了这一现象。他们的研究指出，在大脑应答的水平上检测到了这一现象。而且研究显示，清醒时间和昼夜节律对大脑功能有显著影响，不过这两个因素对各个大脑区域的影响并不相同。

为何熬夜让人昏昏欲睡？

头一天晚上睡得越晚，起床的时候就越发艰难。那么，为什么熬夜会让人昏昏欲睡呢？

美国约翰·霍普金斯大学的研究人员最近解决了这个问题，相关论文发表在Cell杂志上。文章指出，如果我们硬要跟生物钟对着干，大脑就会产生一种难以遏制的睡眠冲动。研究人员找到了负责调节睡眠冲动的神经元。果蝇越长时间不睡，这些神经元就越活跃。

美国人工作日晚上的睡眠小时数

我们都知道，熬夜会令人头昏脑涨，反应迟钝。为何睡眠不足会带来这么糟糕的体验呢？美国麻省理工学院的科学家们最近解开了这个谜题，相关论文发表在eLife杂志上。缓慢振荡的脑波是深度睡眠的一大特征，也出现在昏迷和全身麻醉的时候，与意识丧失有关。研究人员发现，始于丘脑网状核（TRN）的一个大脑回路能够诱导这种缓慢振荡，在其他部分保持清醒的情况下催眠局部大脑区域。如果TRN活性足够强，这种脑波甚至会接管整个大脑。

科学家们还发现，睡眠质量差会加速癌细胞的生长，提高肿瘤的侵袭能力，抑制免疫系统控制和清除早期癌细胞的能力。Cancer Research杂志发表的这篇文章首次在动物模型中展示了片断化睡眠对肿瘤生长和侵袭能力的影响。此外，研究还为人们提供了这种影响背后的生物学机制，鉴定了癌症治疗的潜在靶标。

睡不够8小时，大脑真会变慢

我们都知道自己睡眠不足，但我们到底需要多少睡眠时间呢？直到大约15年前，市面上还广泛流传着这样一个理论：如果你每晚至少睡4个或者5个小时，那么你的认知表现就不会受到影响；你的身体会逐渐习惯较少的睡眠。但在为这种观点提供依据的一些研究中，研究人员曾在白天把困倦的受试者送回家，而后者有可能在家里偷偷地小睡或者猛灌咖啡。

于是，美国宾夕法尼亚大学医院的睡眠与时间生物学实验室的负责人大卫·丁格斯设计了新的实验。丁格斯的经历十分独特：他剥夺过很多人的睡眠，就人数而言世界上大概无人能出其右。

为了撰写发表于2003年的一篇论文，丁格斯曾和论文第一作者汉斯·凡东恩开展了一项睡眠限制研究——其历时之久一度堪称同类研究之最——把受试者分成三组：一些人睡4小时，另一些人睡6小时，其他人则被幸运地分进了对照组，睡8小时——他们在实验室里总共待了两个星期。

白天，研究人员每隔两小时便会以所谓的精神运动警觉性任务（简称PVT）测试受试者持续集中注意力的能力。PVT被视为衡量困倦程度的黄金标准。参与PVT的男男女女需在电脑屏幕前坐上10分钟，每当看到数字一闪而过，就要立刻按下空格键，而数字的间隔时间是不固定的。反应哪怕只滞后半秒，也意味着受试者昏昏欲睡，即进入了人们所说的微睡状态。

如果你的睡眠一直都很好，那么PVT就是一项乏味但却简单的任务。它衡量的是对飞行员、卡车司机和宇航员来说至关重要的持续性注意力。在参加冗长的会议时，一次性阅读一个段落，而非看上五遍，以及开车时，注意力同样是保持专注的关键所在。一名司机大约只要走神两秒钟，就有可能冲入对向车流中。

在为期14天的研究中，每天睡8小时的人几乎没走过神，也没有出现认知能力下降的问题，这并不令人意外。有意思的是，睡4小时和6小时的那些人的PVT测试成绩几乎是逐日稳步下降。虽然睡4小时的受试者的表现要糟糕得多，但睡6个小时的受试者也常常开小差。到了第六天，睡6小时的那组人中有25%会在电脑前睡着。而在研究收尾阶段，他们走神的次数多达第一天的5倍。

在对工作记忆的测试中——受试者必须记住一些数字和符号，并用一个替代另一个——睡6小时的受试者并未拿出更好的表现——在两周之内，其测试成绩稳步下降。在衡量速度和准确度的加减运算任务中，情况也是如此。总之，两周结束时，睡6小时的受试者的能力受到了影响，就像参加了丁格斯的另一项研究，整整24小时没有睡过觉的人一样——其认知能力跟那些在法律上会被认定为醉酒者的人差不多。

睡眠与大脑的另一项实验

因此，对大多数人来说，保持8小时的睡眠是很理想的，睡6小时就不太好了。不过，如果我们折衷一下会怎么样呢？低于哪个阈值，认知功能就会出现衰退？丁格斯的研究进行期间，其同事、马里兰州银泉市沃尔特·里德陆军研究院神经科学部门负责人格雷戈里·贝伦基正在开展一项类似的研究。他有意把受试者的睡眠时间限定为奇数——3小时、5小时、7小时和9小时——因此，把这两项研究综合起来，就可以提供一幅更为全面的关于睡眠限制的图景。在贝伦基的研究中，睡9小时的受试者的表现，和丁格斯的研究中睡8小时的受试者非常相似。但睡7小时的受试者参与PVT时，其反映速度会下降，连续三天都是如此，然后就会稳定在低于初始速度的较低水平上。来自国家睡眠基金会的数据显示，美国人在工作日的晚上平均睡6.9小时。这意味着不管我们喜不喜欢，我们平日的思维并不像我们所能达到的那样清晰。

当然了，我们的日常生活比睡眠实验室里的生活更刺激：我们会喝咖啡，会待在明亮的灯光下，会在办公室里忙于与人周旋，所有这些都是针对困倦的“反制手段”。不过，它们只能在有限的时间内起作用。正如华盛顿州立大学斯波坎分校睡眠与绩效研究中心主任贝伦基在谈及认知缺陷时所说：“你不会在第一天就发现它。但到了第五至七天你就会看到相关迹象。除非你做的工作不太需要思考，否则你就是在为了换取醒着的时间而牺牲工作绩效。”

事后补睡能否弥补缺失的睡眠？

此外，目前尚不清楚我们是否可以依靠周末来弥补缺失的睡眠。丁格斯正在开展一项长期的睡眠限制和恢复研究，旨在确定我们需要花多少个夜晚来还清睡眠方面的欠债。但以往的研究显示，至少在很多情况下，仅仅一个晚上是不够的。

当然了，睡眠者的情况并非千篇一律：丁格斯发现，一些需要睡8小时的人如果度过了一个只睡4小时的夜晚，情况立刻就会变得很糟，而另外一些需要睡8小时的人在度过好几个只睡4小时的夜晚之后，表现才会变差（但终究会变差）。有一小部分人——据他估计占总人口的比例约为5%，甚至更低——可以在只睡5小时，甚至更短时间的情况下维持其表现水准，研究人员认为这源于基因方面的差异。还有一小部分人需要睡9个或10个小时。

人们很容易就会认为，我们可以把自己训练成只需睡5小时的人——丁格斯说我们其实做不到——或者我们天生就是只需睡5小时的人，但还是该看看丁格斯的研究得出的一个关键结论吧：仅仅几天过后，睡4小时和6小时的人就会报告说，没错，他们感觉有点儿困倦。但他们坚称已经适应了自己的新状态。即便是参加研究已经有14天了，他们还是说困倦没对他们造成影响。事实上，他们的表现已然大打折扣。换句话说，我们当中的睡眠不足者难以精确判断自身的睡眠需求。我们远远不像自己所以为的那样敏锐。