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為何要花寶貴生命去睡覺?科學家解答:為了「重啟」大腦


研究證明睡眠能「重置」大腦。圖為2016年3月9日,中國北京,一個男人在人民大會堂睡覺。
近日有研究指出,缺乏睡眠會讓大腦不能「重啟」,神經元活動陷入混沌,從而影響健康,妨礙學習和記憶。圖為2016年3月9日在中國北京,一位男士在人民大會堂睡覺。攝:Etienne Oliveau/GETTY

當別人發現你經常熬夜,總會不斷勸誡你,說詞層出不窮——「睡眠真的很重要」、「熬夜會早死」、「晚上11點後不睡就會影響造血機能」云云。最近,一群德國精神科專家從大腦神經元角度證明了,睡眠確實很重要,缺乏睡眠會讓大腦不能「重啟」,神經元活動陷入混沌,從而影響健康,妨礙學習和記憶。

相關研究載於論文,題為《睡眠能重新校準自我控制和與之相關的大腦皮質突觸可塑性》(Sleep recalibrates homeostatic and associative synaptic plasticity in the human cortex),由弗賴堡大學(University of Freiburg)的 Christoph Nissen 教授帶領團隊撰寫,8月23日發表於今年第7期的學術期刊《自然通訊》(Nature Communications)。

我們為什麼要睡覺,這是一個很基本的問題。為什麼我們在一生中要花這麼多時間在這種大腦狀態(指睡眠)?這個研究告訴我們,睡眠是一個高度活躍的大腦進程,不是浪費時間。睡眠對健康的大腦功能來說是必須的。

論文主要作者、弗賴堡大學(University of Freiburg)教授 Christoph Nissen

研究結果顯示,即使是失眠一晚,就足以阻斷大腦的「重啟」機制,而失去休息的大腦神經元就會過載,過於活躍的腦電波活動會讓神經元難以承受,讓你很難記住東西。

這個研究結果進一步證明了2003年由美國威斯康辛大學麥迪遜分校(University of Wisconsin-Madison)研究人員首次提出的「突觸穩態假說」(synaptic homeostasis hypothesis,SHY)。據 SHY,當我們清醒時,大腦會不斷吸收和處理信息,也就是學習,此時腦內神經元之間的突觸就會越拉越緊,過程中消耗大量的能量。而睡眠,就能放緩這些突觸拉緊的動作,穩固我們習得的記憶,好讓我們能在醒來時重拾之前的學習進度。

而在23日發表的這篇論文中,Christoph Nissen 教授的團隊給19到25歲的11位男性和9位女性做了大腦神經實驗。他們被分為兩組,一組可以睡個好覺,一組則必須徹夜不眠,而且不能攝入咖啡因,研究人員更會監督他們絕不能睡着。

一夜之後,兩組研究對象分別被接上儀器,神經元遭遇磁脈衝刺激,導致左手出現抽搐。結果顯示,沒有睡覺的一組人,遭遇較微弱的磁脈衝就足以令他們的肌肉抽搐,這是因為,他們沒有得到休息的大腦處於更興奮的狀態,神經元更緊密地連緊着。

隨後,研究人員又用刺激神經元的方法,模擬人在記憶一件事的時候大腦的活動,結果發現,沒睡覺的一組人對這種刺激感應非常微弱。結合兩個實驗步驟,研究得出結論:睡眠能讓大腦從活動中冷靜下來,以讓記憶寫下。

而除了證明睡眠真的很重要之外,這項研究還有一項意外收穫,或者會為抑鬱症的治療帶來新希望。在抑鬱症治療領域,一直有一種方法叫做「治療性睡眠剝奪」(therapeutic sleep deprivation),而此次研究的團隊則提出,正因為缺乏睡眠會導致大腦「混沌」,反而可以幫助人在短時間內快速忘記負面情緒。Christoph Nissen 教授說,如果強迫有抑鬱症的人一晚不要睡覺,有60%患者的情緒會有顯著改善。

7 小時
美國睡眠基金會(National Sleep Foundation)認為,64歲以下的成年人每天需要睡7到9個小時,65歲以上的成年人每天應睡7到8個小時。

聲音

人腦跟電腦一樣,隔段時間要待機或者重啟一下,清空一下內存。不然即使內存很大、硬件很好,還是會過熱、碎片越來越多、越來越慢。

網友@siygs8

學習和記憶都要求很多的突觸活動,而這種活動很消耗能量,也很容易飽和。睡眠讓大腦能在一天的活躍突觸活動後得以重整。

威斯康辛大學麥迪遜分校睡眠醫學教授 Giulio Tononi

神經元

神經元(neuron),又名神經原或神經細胞(nerve cell),是神經系統的結構與功能單位之一。神經元佔了神經系統約10%,其他大部分由膠狀細胞所構成。基本構造由樹突、軸突、髓鞘、細胞核組成。傳遞形成電流,在其尾端為受體,藉由化學物質傳導(多巴胺、乙酰膽鹼),在適當的量傳遞後在兩個突觸間形成電流傳導。 人腦中,神經細胞約有860億個。其中約有700億個為小腦顆粒細胞(cerebellar granule cell)。神經元按照傳輸方向及功能為三種:感覺神經元(sensory neuron,或稱傳入神經)、運動神經元(motor neuron,或稱傳出神經), 和聯絡神經元(interneuron)。 (資料來自維基百科)

來源:衛報Nature Communications

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