脑科学解开熬夜对大脑的伤害

作者：S.西尔维希耶

来源：果壳网

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 。

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？近日，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）

图片来源：www.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。图片来源：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？

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 。

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。

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