不只是大脑需要睡眠
作者: 袁越
按照通常的定义,睡眠指的是一种暂时失去意识的精神状态。这种状态受大脑控制,控制中心很可能位于下丘脑,而大脑本身也是这种状态的最大获益者。如果前一天晚上没睡好,那么第二天你肯定会精神萎靡,注意力不集中,思维能力低下。
新的研究显示,睡眠不足还会增加患阿尔茨海默病的风险,因为人在入睡后,大脑内的免疫细胞便会开始清理“垃圾”,即导致阿尔茨海默病的淀粉样蛋白。如果一个人经常熬夜,或者作息紊乱,这种蛋白会在脑内堆积,其结果就是神经炎症和神经元死亡。
按照上述睡眠定义,只有那些有脑子的动物才需要睡眠。20世纪之前的科学家们甚至认为只有哺乳动物才需要睡觉,直到本世纪初有人发现很多低等动物也有睡觉的习惯,这才打破了哺乳动物对睡眠的“垄断”。
再进一步,像线虫、水母或者水螅这样没有大脑的低等动物还需要睡眠吗?要回答这个问题,必须修改睡眠的定义,不再依靠脑电波,而是通过测量动物对环境刺激的反应速度,以及剥夺睡眠后第二天的反应时间来判定它是否处于睡眠状态。
2021年10月28日出版的《科学》杂志刊登了一篇关于睡眠的综述,报告了美国加州理工学院的一群科学家针对一种水母所做的实验。这种水母的触手会一直不停地振动,白天的振动频率约为每秒60次,夜晚就会降到每秒39次左右,这似乎意味着它们入睡了。研究人员用水流干扰水母的正常睡眠,到了第二天它们果然显得萎靡不振,触手的振动频率显著降低,很像是熬夜之后的人类行为。接下来,研究人员把褪黑素放入白天的水池中,结果水母的振动频率降到了与夜晚一样的水平,似乎这种人类“安眠药”在水母身上也起作用了。
水母没有大脑,只有很少的几个简单的神经细胞,这说明睡眠确实不需要大脑的参与。后续实验证明,另一种同样没有大脑的线虫也是会睡觉的,不过它们只在代谢需求旺盛时才需要睡觉,其余时间则一直清醒。
这些实验结果说明,睡眠很可能不是因为大脑需要休息才被进化出来的,而是源于新陈代谢的需要。换句话说,睡眠不是起源于脊椎动物,而是5亿年前动物首次出现在地球上时便已存在了。一些科学家甚至认为,大自然进化出来的不是睡眠,而是清醒。他们相信动物刚刚被进化出来时对环境变化不敏感,睡觉才是它们的“缺省设置”。之后,一些动物进化出了清醒功能,开始对环境变化有了反应,从而获得了生存优势,于是清醒这种状态才开始在动物界普及开来。但这并不影响动物的“缺省设置”,睡眠仍然是它们必须拥有的一种状态。
从这些研究当中,我们可以得出两个重要结论。第一,睡眠和身体的新陈代谢有关,比如线虫就是如此。第二,睡眠很可能和昼夜节律有关,比如水母就是这样。而新陈代谢和昼夜节律很可能会反过来影响睡眠的节奏和质量,我们应该好好加以利用。
就拿第一条来说,相信很多人都已发现适当锻炼身体对提高睡眠质量有很大帮助,但究竟哪种锻炼方式最有效呢?美国爱荷华州立大学的运动生理学家安吉利克·布伦廷博士决定研究一下这个问题。他和同事们招募了386名体重超重的志愿者,他们当中的很多人都有睡眠障碍。研究人员将他们分成4组,第一组只进行有氧运动(跑步、游泳等),第二组只进行无氧力量训练(举铁),第三组两种运动交替进行,第四组什么运动都不做。
一年之后,科学家研究了志愿者的睡眠改善情况。表现最好的是无氧组,平均每天增加了40分钟的有效睡眠时间。有氧组其次,每天平均增加了23分钟的有效睡眠时间。这说明对于提高睡眠质量来说,无氧运动的效果要好于有氧运动。
有意思的是,如果两种运动都做,有效睡眠时间只增加了17分钟,而不运动的对照组也增加了15分钟,说明先举铁再跑步的健身方式对于提高睡眠质量并没有太大的帮助。
布伦廷博士在2022年3月初举办的美国心脏协会年会上报告了这个结果,引起了不小的反响,因为这是迄今为止规模最大的相关研究,其结论对于如何提高睡眠质量很有借鉴意义。
第二条也可以加以利用,帮助我们提高睡眠质量。来自美国西北大学医学院的菲利斯·泽伊博士及其同事设计了一个实验,研究了房间亮度对睡眠质量的影响,发现即使是昏暗的灯光,也会对心血管系统和糖代谢机制产生不好的影响。
研究人员招募了20名身体健康的年轻志愿者,将其随机分成两组,进行了一次关于光线影响睡眠的对照试验。结果表明,开灯睡觉并没有影响受试者的睡眠情况,但却让他们在第二天早上醒来时对胰岛素不再敏感。也就是说,他们的身体需要分泌更多的胰岛素才能降低血糖,而这种状况如果持续下去,将会诱发他们患上2型糖尿病,导致体重增加,增加他们患心血管疾病的风险。
研究人员将这一结果写成论文,发表在2022年3月14日出版的《美国国家科学院院报》上。文章指出,人体内有两套神经系统,交感神经系统主要负责白天,副交感神经系统负责夜晚。当白天光线充足时,交感神经系统会活跃起来,导致心率增加,人也会变得更警觉。夜晚光线昏暗,副交感神经系统被激活,人的心率下降,代谢率也会跟着下降,以便更好地进入睡眠状态。如果此时光线仍然很强,神经系统将会发出错误信息,导致代谢紊乱,影响健康。
如今有越来越多的人住在城市里,而很多大城市的夜晚也是很亮的,也许这就是为什么越来越多的年轻人过早开始发胖的原因。
不过,有些老年人因为安全问题,房间里需要有一盏长明灯。建议尽量调低灯光亮度,以看不清书上的字为标准。如果实在需要调高亮度,那么最好用红光或者橙黄色的暖光,其危害要比白光或蓝光低一些。