瞻云，探索生命与万物的本质，B站/微博/公众号全平台同名 阅读原文 大脑会消耗人体 20%的能量，这些能量来自哪里？ 恰恰是在你睡觉的时候，不断合成积累的。 你熬夜多，睡眠不足，第二天能消耗的糖原不够，便没有足够的能量支撑你进行高效率的工作和学习。 你白天经过一天的工作和学习，大脑还会产生大量的代谢废物。如果不能及时清理，便会损害大脑。 白天的时候，大脑把所有的精力都用在了你的日常活动，到了晚上它才会开足马力，加班加点对有害物质进行清理。 而清理有害物质的介质叫做——脑脊液。 我们 1400～1500ml 的大脑中，具有 125-150ml 的脑脊液。 虽然脑脊液的总量并不是很多，但大脑每天都会产生 500ml，并重吸收 500ml。 大脑内的脑脊液总是维持在动态平衡的状态，在重吸收的过程中，代谢废物会被转移到血液中去。 脑脊液具有搏动节律，与心脏在血管中产生的压力波相匹配[1]。 2012 年的一项研究发现，睡眠时，大脑中的脑脊液会清除β- 淀粉样蛋白[2]等代谢废物。 早在 1991 年，β- 淀粉样蛋白就被证明对大脑神经元有毒害作用，与阿尔茨海默症等神经退行性疾病有关[3]。 2013 年的一项研究，则进一步证实了，睡眠与大脑代谢废物相关的清理机制[4]。 大脑的清洁系统，在睡眠时最为活跃。毕竟在清醒状态下，大脑会使用最大的能量去处理各类感知信息。当睡觉的时候，随着处理信息的神经中枢活跃降低，开始整理和巩固我们白天的记忆时，大脑中清除废物的系统才会变得活跃起来。 在清除这些废物的过程中，大脑细胞会缩水 60%，大大增加细胞间隙，以帮助脑脊髓液更自由地通过大脑组织间隙，以清除废物。 大脑细胞的缩水过程，主要是通过血液的流出来实现的。 2015 年以后的研究则发现，大脑中的代谢废物是通过淋巴管来实现转运的，而且淋巴管也是大脑和免疫系统之间的运输通道[5]，在此之前，人们并不认为大脑中存在淋巴管。 2019 年，波士顿大学的一项研究，展示了睡眠清除代谢废物的过程[6]。 睡眠状态下，血液（红色标记）流出，脑脊液（蓝色标记）流入。 该研究表明，睡眠状态下，脑脊液会受到睡眠时大脑慢波的影响，在周期性的震荡过程中，清除了大脑中β- 淀粉样蛋白等废物。 当处于清醒状态时，这种有规律的周期性变化会随之消失。 主要原因在于，清醒状态下，大脑需要足够的血液来给大脑供氧、功能，血液充盈着大脑，脑脊液只能活动在大脑的表面，很难有进入大脑内部的机会。 即便有少量进入，也仅仅只是睡眠状态下的 5%。 不仅仅是β- 淀粉样蛋白，你的大脑通过一整天的工作，产生的代谢废中，还存在大量的活性氧(reactive oxygen species , ROS)。 虽然我们依赖氧气分解糖来给我们提供能量，一些中间产物也具有相应的生理功能，例如一氧化氮在血管舒张和神经传导方面发挥着重要作用。但本质上来说，氧气这种强氧化物，以及它衍生的活性氧，同样会氧化破坏我的机体，对健康造危害。 虽然我们的身体，对活性氧、自由基，自有一套清除机制（例如超氧化物歧化酶），但大脑的清理主要在睡眠时进行。熬夜的人，活性氧得不到及时清理，大脑的健康自然会受到威胁。 当然，大家也没必要因为临时熬夜而感到恐慌。 人类经过长达 300 万年的进化，面对恶劣的环境时，总是有熬夜的需求，大脑早就对熬夜有了适应性的改变。 当你第一天进行熬夜后，第二天你睡觉时，大脑会产生更多的慢波，进行更深度的废物清理。 不过，大脑的这种弹性适应能力也是有上限的。 如果长期熬夜，超过大脑的适应阈值，那自然会对大脑造成伤害。老年人容易患阿尔茨海默症，正是和大脑的慢波减少具有相关性。 当你不得不熬夜的时候，记得一定要好好补上一觉（尽量还是少熬夜）。 虽然睡觉时，大脑对废物的清除是主要工作之一。但睡眠的作用，并不仅仅限于此。 很早以前人们就认识到，慢波睡眠有助于长期记忆的形成，利于巩固学习和经验[7]。但随着脑科学的快速发展，相关理论才进一步得到了证实。 例如，当我们在清醒状态，一相记忆任务成功执行后，大脑会产生θ振荡。如果我们在睡眠时，相关记忆进行重复激活，当我们识别相关线索时，θ波震荡便会明显加强。这说明，大脑在睡眠期间加强了记忆痕迹和词汇整合[8]。 在慢波睡眠状态下，海马体中新编码的信息会重复激活，使得陈述性记忆在皮层水平上与已有的知识网络进行协调，并逐渐整合[9]。 总的来说，睡眠时，大脑新皮层与海马体，通过记忆巩固(MemoryConsolidation)，完成记忆转移，形成长期记忆。而在记忆巩固的过程中，记忆会发生回放。通过对老鼠大脑进行研究，已经确定了相关神经机制的存在[10]。 除此之外，大脑会优先在睡眠时合成生长激素，几乎已经成了常识。其实，生长激素也主要在慢波睡眠中合成，对成年人的影响很大。 但值得说明的是，一项研究记录了 305 名儿童从 1~10 岁的生长、身高，以及体重情况，发现，儿童睡眠时间的变化似乎对儿童的生长没有影响[11]。这可能和人类的进化有关。 当然，儿童时期睡眠不足，会影响认知、神经元，以及情绪方面的发展，这是有依据的[12]。 总的来说，就目前的研究来说，睡眠有以下这些作用： 能量恢复，代谢调节，体温调节，增强免疫系统，清理废物，利于脑成熟，回路重组，突触优化，避险。 这些作用，主要表现在两大功能上。 1、巩固记忆，维持大脑的认知功能。 2，清理优化，保持大脑的健康高效。 对于长期且过度熬夜的人来说，你损失的主要便是这两大功能。 既然睡眠如此重要，为什么你还总是失眠？ 有过失眠痛苦的人，往往对那种痛苦的感受记忆犹新。为什么明明很困，大脑却偏偏睡不着？在失眠的时候，我们的大脑究竟在做什么？ 回答这个问题之前，我们先抛出这样一个问题。有时候你明明很困了，但突然遇到一个你十分感兴趣，或者十分重要的事情，为什么你立马就可以拿出 100%的精神，高度集中的完成相关的内容？例如，一场你等待很久的球赛，一场你刷夜赶赴的考试。 这个问题，美国宾州州立大学 Alexandros Vgontzas 教授的 HPA 轴持续激活理论，可以给予一定的解释。在人体中，下丘脑、垂体，以及肾上腺，通过内分泌掌握着我们身体的内环境。通常把它们一起统称为下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴，简称 HPA[13]。 早在几十年前，科学家就像人体注射相应的激素，证明了 HPA 和睡眠节律之间的关系。 而 Vgontzas 教授的研究表明，现代人更容易失眠，在于白天工作压力导致体内 HPA 活跃度更高，从而产生大量的激素，引起失眠的发生。除了 HPA 轴的相关激素外，研究表明，性激素同样也会影响睡眠，尤其是雌激素水平降低的中老年妇女，失眠容易发生。 除了激素影响外，也有研究发现，失眠者大脑内的能量代谢同样处在高水平的状态[14]。 通过对比观察失眠人士和正常人的大脑皮层糖代谢， 研究者发现，正常人入睡之后，大脑前额叶的糖代谢会明显降低，而失眠者依旧具有很高的糖代谢，持续产生着热量。而且当人们睡着之后，再次唤醒的能力也是和糖代谢呈正相关的。这就造成失眠者好不容易睡着了，稍微有点风吹草动，就会再次惊醒。 从相关的研究可以发现，现代人更容易失眠，还是和生活节奏高度相关。 睡觉的时候，我们为什么要做梦？ 或许从人类诞生开始，人们就对做梦这一件事情充满了好奇。早在 2000 多年前，古希腊的亚里士多德就对梦展开了研究，并诞生了一门学科——梦学。 但直到近现代随着心理学和神经科学的发展，人们对梦才有了更深入的了解。 佛洛依德在《梦的解析》中曾提到，梦是为了满足人现实中的欲望而诞生的。虽然这个解释，的确符合一些梦境的出现，但并不符合所有的梦境。有些梦境看起来很荒诞，和现实生活甚至没有多少联系。如果依旧还用满足现实愿望来解释，那么就会显得十分的牵强。 当我们熟睡的时候，依旧还有部分神经元没有休息。尤其是大脑新皮层之外，其它的脑区结构，例如海马体、杏仁核等。这些脑区结构，掌管着人的记忆、感知，以及情绪。 当你入睡之后，这些不安分的脑区，就会随机发送神经信号。 如果你处于深度睡眠的状态，大脑皮层并不会去处理这些信息，所以我们并不会产生梦境。而处于快速眼动阶段，大脑皮层部分区域也开始活跃了就来，就会尝试处理那些杂乱的信息，从而产生了各式各样的梦[15]。 那做梦究竟对我们有什么意义呢？ 其实早在上世纪，发现 DNA 结构的克里克，就曾提出做梦是为了定期清理记忆。后来又有心理学家研究发现，做梦可以巩固我们的记忆，有利于学习[16]。也有研究者从进化的角度进行解释，认为做梦源于我们祖先的装死行为。甚至有观点认为，梦境本身就是大脑的学习行为，在梦境中我们会经历各种各样的情绪，大脑经过历练之后，可以让我们更好的应对现实生活。除此之外，我们在梦境中何尝不是能治愈现实中的伤痛。 哪怕时至今日，科学家对梦境的意义，都没有一个权威的解释。 但也有可能梦的存在意义本身就是复杂的，是多种因素让它形成，并一代代的在我们脑海里传承。 生物钟是如何影响睡眠的，为什么频繁倒时差会损坏记忆？ 随着现代人工作和旅游的需要，经常有人需要跨国家和地区的飞行，面临长期倒时差的问题。 由于太阳东升西落的循环周期，地球上的生命都存在生物钟。生物钟在数亿年来的演化过程中所形成，让我们的生活作息与太阳同步，更加有利于生存繁衍。 对于人类为首的哺乳动物来说，生物钟受大脑下脑丘视交叉上核所控制。其实不仅仅是睡眠，无论体温、血液、心跳，甚至是内分泌都受到生物钟的控制。 生物钟是受大脑的下丘脑视交叉上核控制的，我们有昼夜节律的睡眠，清醒和饮食行为都归因于生物时钟作用。 如果一个人长期倒时差，就会造成生物节律紊乱，不仅会可能出现睡眠障碍，还会影响血压和心跳，同时干扰内分泌，让人昏昏欲睡，头昏脑涨，形成“时差综合征”。严重情况，甚至可能出现头痛、恶心、腹泻等症状，影响注意力和判断力。 研究表明，当人在频繁倒时差的过程中，大脑会释放应激素，对大脑顶叶和记忆造成损坏。但我们的大脑通常有着强大的恢复能力，只要能得到适当的休息，都能进行很好的调整。 只要不是在航空公司工作，一般很少对大脑造成严重影响。 不过现在人，因为夜生活的丰富，经常熬夜、作息不规律，长期以往，超过人体的承受能力，可能会对身体和大脑造成比较严重的影响。 不少慢性疾病，正是在不良生活习惯的长期积累下形成的。 虽然现在物质生活原来越丰富，但良好的作息习惯，才能让我们有着更美好的生活体验。 一个人一天睡多少个小时最合适，老年人一天就睡 6 个小时，真的够吗？ 绝大多数老人往往有着早睡早起的习惯，甚至一些老人在凌晨三四点就已经起床，夜晚的睡眠时间低于 6 小时。老年人一天就睡 6 个小时，真的够吗？ 要回答这个问题，我们需要先来看看人类的随着年龄增长的睡眠规律变化。 刚刚出生的新生儿，尚未形成恒定的生物钟，所以并不能区分白天和黑夜。他们不仅需要长达 16～17 个小时的睡眠，睡眠也是分散多相睡眠，一天存在多个睡眠周期，令很多新晋父母叫苦不迭。 随着年龄增长，不仅睡眠时间会缩短，随着生物钟的形成，睡眠也主要集中在了夜晚。到了 3 岁时，睡眠时间就会缩短到 12 个小时作用。到了学龄的 6 岁之后，睡眠时间会逐渐下降到 9 岁之后。到了成年之后，睡眠时间会稳定在 7～8 个小时。随着年龄继续增加，进入老年，人夜晚的睡眠时间低到了 5.5～7 岁。 老人的睡眠时间在 6 个小时左右，似乎是合理的。 但现代科学的研究却发现，59.4%的老年人具有睡眠障碍。随着年龄增大睡眠减少，可能不仅仅是一种正常的生理现象。 法国巴黎大学的研究人员，对 8000 名英国人进行长达 25 年的跟踪调查后发现，随着年龄增长，如果晚上的睡眠时间越短，患上老年痴呆的概率就会增加。尤其是对于 50～60 岁年龄的人群，当睡眠时间低于 6 个小时，患上痴呆症的风险大大增加。其中阿兹海默氏症，是老年痴呆症的典型[17]。 而那些睡眠时间达到 7 小时的老人，则有着最低的痴呆风险。 总的来说，老年人睡眠时间过少会危害身体健康，虽然他们的总睡眠时间更少了，但依旧需要 7 小时的睡眠时间才更合理。 阅读原文
