文/陈根
众所周知,睡眠是生命过程重要的组成部分,占据了每个人生命至少三分之一的时间。如果将人体比作一台依靠电池运行的机器,那么,占据了每个人生命三分之一时间的睡眠,就是在为人体这台机器充电。睡眠的重要性不言而喻,英国剧作家托马斯·戴克甚至把睡眠形容为一根“把健康绑在身体上的金链子”。
睡眠是每个人生活中很自然的一部分。睡眠不是一个人在无所事事的时候用来填补时间的行为——睡眠是一种必需的活动,而不是可选的活动。可以说,是睡眠日复一日帮助人体进行恢复、重组和成长,才让生命活动得以持续。
然而,就算不断有研究强调良好睡眠的重要性,似乎也改变不了人们的不良睡眠相关行为。根据世界卫生组织的最新数据,全球范围内近三成的人有睡眠问题。也就是说,全球大约每三人中就有一人存在睡眠障碍——睡眠,是怎么从健康“金链子”变成了健康“拦路虎”?面对睡眠之必要,人们还能做什么?
为什么需要睡眠?
了解睡眠,先从了解脑电波开始。脑电波是从大脑数十亿的神经元发送出来的电脉冲,脑电波在神经元之间传递和同步,让大脑拥有其他器官都无可比拟的效率。 其中,脑电波包括Delta脑电波(δ波)、 Theta脑电波(θ波)、Alpha脑电波(α波)、Beta脑电波(β波)、 Gamma脑电波(γ波)五种,每一种脑电波都有着不同的“带宽”,功能也不尽相同。
睡眠的不同阶段对应着不同脑电波的变化。第一阶段是睡眠的最初5～15分钟,即浅睡眠阶段。在这个阶段,大脑同时产生着Alpha脑电波和Theta脑电波。第二阶段持续约20分钟,第二阶段里,大脑开始产生短时的快速脑电波活动,即睡眠纺锤波,同时人体的心率开始减慢。第三阶段Delta波开始出现,大脑开始从轻度睡眠过渡到非常深度的恢复性睡眠。
第四阶段持续大约30分钟,也就是所谓的深度睡眠阶段。在深度睡眠阶段,人类生长激素会在此阶段被释放,大脑进行排毒,同时记忆会得到巩固。第五阶段也被称为快速眼动阶段,这个阶段的特征是眼球的快速运动以及大脑活动和呼吸速率的增加。梦境也大多数发生在这个阶段,原因正是大脑活动的增加。
事实上,不只是人,小到线虫、昆虫,大到包括人在内的各种哺乳动物,所有被研究过的、有神经系统的动物都需要睡眠。但各种动物需要的睡眠时间则不同,大象每天只要睡2个小时,夜猴却需要多达17个小时的睡眠。
究其原因,近日,以色列两所大学的科学家则给出了答案。其发表在《分子细胞》(Molecular Cell)上的研究揭示了生物需要睡眠的一个普遍原因——为了修复神经活动时裂开的DNA。
DNA作为携带遗传信息的载体,容易发生持续性地损伤。其实,DNA发生损伤是一种无法避免的生命现象。当人们需要工作、学习、活动时,紫外线、X射线等因素都会对DNA造成影响。甚至大脑有时为了加速学习,还会主动让神经元中的DNA自断双链,让所需的基因快速表达。
然而,虽然DNA的断裂似乎是一种不可避免的现象,但DNA的断裂又同时被认为是一种极其危险的DNA损伤,通常与癌症、神经退化和衰老有关。在DNA双链断裂的情况下,双螺旋结构被一分为二,而如果细胞中类似的DNA损伤不能够被有效修复的话,重要的遗传信息就会出现缺失。这时候就会伴随细胞死亡的发生,或者诱发永久性的遗传改变以及细胞转化。
避免这些损伤的危害的唯一办法就是修复它们。虽然在DNA损伤修复过程中很多酶类都会一起发挥作用来最大限度地恢复DNA中的遗传信息,但DNA双链断裂的修复过程依旧十分复杂,需要激活多条信号通路、募集多种酶和蛋白复合体,因而也需要较长的时间。
然而,在白天,由于机体的活动增加,再加上神经细胞的修复能力有限,它们往往只能先集中力量优先修复重要的区域,DNA的损伤往往不能及时得到修复。在这样的情况下,修复工作自然就拖到了晚上。
为了研究睡眠对修复神经活动时裂开的DNA的影响,以斑马鱼为对象,研究人员先是在斑马鱼清醒时,给斑马鱼喂食了一种神经惊厥剂——戊四唑,使得斑马鱼DNA的断裂位点数量在摄入戊四唑3小时后就增加到了活动一天后的水平。正常情况下,在休息10小时后,断裂位点数才会降到较低的水平。
然而,研究发现,暴露在戊四唑中后,这些斑马鱼需要的睡眠时间会增加。而发挥作用的关键,就是大脑中的PARP1蛋白。当神经元中的DNA发生损伤时,PARP1蛋白是损伤修复系统中反应最快的蛋白之一,它能在生物清醒时就到达损伤的位置进行标记,同时还会让大脑发出催促生物睡觉的指示。
而当生物进入睡眠后,染色体的活动会相应加快。PARP1蛋白会在损伤位置召集一组可以修复DNA的蛋白Rad52和Ku80,以修复DNA的损伤。也就是说,随着神经元DNA损伤累积,睡眠压力会逐渐增加,强迫生物睡觉。
此外,研究还发现,如果只休息2个小时或者4个小时,斑马鱼DNA上的断裂位点数只会略微降低。在这种睡眠被剥夺的情况下,DNA的损伤不仅会增加,更是会无法修复。
可以说,面对千疮百孔的DNA,睡眠似乎是最优的解法,也是唯一的解法。
睡眠的使命
显然,睡眠是一种必需的活动,而不是可选的活动。人体的睡眠从第一阶段开始,然后依次递进到第四阶段。在进入快速眼动阶段之前,人体会重复进入第三阶段,然后是第二阶段。一旦快速眼动阶段结束,睡眠通常又会回到第二阶段。90分钟是一次睡眠的循环,每个晚上,人们都大概会经历四到五次这样的循环。睡眠就是在这样的循环里完成自己的健康使命。
其中,最重要的当然是让大脑和身体得到休息。要知道,人体内自律神经包括活跃状态下的交感神经和放松状态下的副交感神经。这两种神经24小时都处于活动的状态,并轮流调控人体的活动,负责维持人的体温、心脏的跳动、呼吸、消化,以及对激素分泌、新陈代谢的调节。
白天,交感神经处于优势地位,体内的血糖值、血压、脉搏数会上升,肌肉和心脏活动也变得活跃,大脑处于紧张的状态,注意力也会比较集中。但如果交感神经总是处于活动状态的话,身体和大脑都会感到疲惫,压力也会不断堆积。
非快速眼动睡眠状态下或者用餐之后,副交感神经会处于优势地位。此时,心脏的跳动以及呼吸的节奏都会放缓。夜晚,如果副交感神经不能顺利替位,就会出现难以入睡,亦或睡眠变浅的情况。长此以往,自律神经自然就会失衡,体温和肠道活动等身体的基本机能也会出现异常。
因此,睡眠初期的黄金90分钟里,让副交感神经占据主导地位,使得大脑和身体得到休息,是最佳睡眠应完成的第一大使命。在得到良好休息的前提下,整理记忆,并让记忆扎根于大脑是睡眠的第二大使命。
研究已经证明,睡眠对学习和记忆有着显著的影响。一般来说,大脑在学习新事物时,首先是将吸取的新信息导入大脑,其次是巩固所学最终成为大脑中的稳定记忆——其中,通过睡眠,可以让脑电波加强特定记忆的形成。
其中,有研究显示,在入睡后不久出现的非眼动睡眠状态下,信息会从大脑的海马区转移到大脑的皮层中,而记忆也就因此被保存了下来。同时,非快速眼动睡眠与快速眼动睡眠会反复出现多次,并随着时间的流逝,逐渐转换到浅睡的状态。在这个过程中,记忆将被整理并固化。
提高免疫力是睡眠的第三大使命。在睡眠期间,人体会释放细胞因子,这对于调节免疫系统至关重要。当人体受到病原体攻击或处于压力下时,细胞因子的需求量会增加。细胞因子水平在睡眠中增加,因此睡眠不足会阻碍身体抵抗感染的能力。这也是为什么身体在遭受任何感染时往往睡眠更多的一个原因。
发表在 Sleep 上的一项研究中,研究人员比较了15名受试者在正常和严重睡眠剥夺条件下的白细胞计数。在研究的第一部分,15名参与者遵循一周8小时的严格睡眠时间表。在研究的第二部分,受试者接受了29小时的连续清醒期。研究完成后,对参与者的白细胞计数进行了比较,发现一种被称为粒细胞的白细胞对睡眠剥夺的反应是身体应激反应的典型方式,尤其是在夜间。
从休息到记忆,再到免疫,睡眠的三大使命赋予了睡眠更多的意义。
备受青睐的大脑折磨方式
尽管不断有研究强调良好睡眠的重要性,但越来越多与不良睡眠相关的行为却似乎依然不可避免。当前,熬夜成为现代人一种备受青睐的大脑折磨方式,越来越多的人受困于睡眠的障碍,真正能睡够的人更是寥寥。
事实上,在20世纪90年代以前,大多数人仍然拥有充足的休息时间。彼时,人们将连续两天的休息日,视为理所当然的事。当人们离开办公室或者其他工作场所时,工作就结束了,商店通常也不会在周日营业。但是没过多久,人们的生活方式就随着互联网的出现发生了剧烈的变化。
互联网和移动互联网永远改变了人们沟通、消费和工作的方式。最初只有通话功能的手机,很快变成了蓝光的汇聚体,而人们则从早到晚地盯着这些蓝光。一刻不停地保持联系的想法,成为一种常态,24×7的全天候工作心态也应运而生。传统的每晚8小时睡眠,自此成为了过去。
在《2018中国睡眠质量调查报告》中,16%的被调查者存在夜间睡眠时间不足6个小时的问题,表现为24点以后才上床睡觉,并且在6点之前起床;而有83．81%的被调查者经常受到睡眠问题困扰,其中入睡困难占25．83%,浅睡眠者有26．49%,睡眠问题严重。
2021年中国睡眠研究会发布的《睡眠调查报告》的数据更是让人震惊。仅我国,就有超3亿人存在睡眠障碍。其中,超过 3/4的人,晚上11点才能入睡。近1/3的人,凌晨1点后入睡。并且,受疫情影响,人们睡觉时间多了,但入睡时间也变了。人们整体入睡时间延迟2-3个小时,对睡眠问题的搜索量则增长43%。
睡眠问题已经不可忽视,想要改善睡眠障碍,一方面,需要保持良好的睡眠作息规律。要知道,“睡得少”对健康造成的不良影响会持续存在,而这不是补觉就能解决的,这需要每个人都找到自己的作息规律。其中,授时因子是影响人们睡眠早晚的关键。
常见的授时因子包括光线、温度、社交活动以及药物调节等,这些因素的变化都会对人的昼夜节律产生影响。当然,每个人的生活环境不同,授时因子会产生差异,昼夜节律也在经历改变。比如,对于孩子而言,做数学题正确率最高的时间是早晨,但对年轻人来说,数学能力的高峰却是晚上。这是因为孩子和年轻人的生活环境不同,昼夜节律也有区别。但总之,晚睡早睡,都不如规律睡。
另一方面,对于睡眠,不仅要保证“量”,更要追求“质”。“睡眠”与“清醒”相辅相成。无论是对于工作还是学习来说,大脑、神经、身体都状态极佳的高质量睡眠,会让一整天的效率得以提高。而如果只是一味地追求睡眠的“量”,没完没了地睡觉的话,身体状况反而会变得紊乱。
同时,如果白天状态好,工作上想要有所成绩,那么就需要大脑和身体高强度的运转。这样的一天结束后,也非常需要一个有效的“保养型”睡眠。睡眠期间,保持大脑和身体都处于最佳的状态,彻底提升睡眠的质量,从而实现“真正的清醒状态”,这才是理想的“最佳睡眠”。
睡眠与人体的健康息息相关,其关键就在于,如果我们不能规律性地进行适当的休息和恢复,那么我们不仅不能成长,而且是在名副其实地掏空自己。当我们的个人效能被削弱时,就会不可避免地引发连锁效应。
睡眠健康脑电波
