睡眠的科学[试读]

睡眠惊人的记忆力强化效果与未解之谜 睡眠是“生命筵席”上的一道“滋补品”。 ——莎士比亚 人为什么要睡觉？人脑中的何种物质和机制控制着我们的睡眠？我们的睡意、清醒又来源于何处？这些问题看似简单，但人类目前所掌握的脑科学和神经学知识，却无法给出准确答案。而高度发达的科学与社会文明，也让越来越多置身其中的人被失眠困扰。 睡眠一直被看作被动的休息。根据目前的科学结论，人的意识产生于大脑，而睡觉时人的意识就会消失。这说明人处于睡眠时大脑机能会停止运转吗？我们在睡觉时，意识会陷入奇妙的“梦境”中，梦究竟又有着怎样的作用呢？ 我们究竟为何睡觉？如果连续工作不睡觉，人的生理与心理层面都会出现问题，... 查看全部[ 不睡觉会怎么样？ ]

由前述可知，睡眠不足危害甚大，那么完全不睡觉又会有什么危害呢？为了调查睡眠的功能，科学家很早之前就开始在动物身上进行“断眠实验”。从这些实验的结论可知，长时间不睡觉最终会导致动物因疲劳诱发感染症或多器官功能不全综合征死亡。 20世纪80年代，美国芝加哥大学的莱齐茨查芬研究小组观察老鼠断眠后的变化发现，断眠1周左右老鼠并没有出现明显的变化，但到了第2周，老鼠开始脱毛，皮肤出现溃疡症状，运动能力下降，体温调节机制紊乱导致体温下降，老鼠蜷缩在笼中一角以维持体温。此外，老鼠进食量虽然增加但体重却不断减少。通过这个实验科学家推测，不睡觉会导致身体的体温和体重调节机制出现异常。也就是说，断眠会严重影响下... 查看全部[ 动物实验证明了睡眠的必要性 ]

前文中的实验对象都是动物，如果人类长时间不睡觉会有怎样的反应呢？美国的加德诺是不借助咖啡因等兴奋剂的最长时间不睡觉纪录保持者。1964年，17岁的高中生加德诺利用圣诞节假期挑战“最长时间无眠纪录”。挑战结果是他打破了之前由汤姆•拉姆兹保持的260小时不睡觉的纪录，创造了264小时（11天）的新纪录。在这项挑战的后半程中，美国斯坦福大学著名的睡眠专家威廉•德门特一直进行详细观察，这也使这项挑战具有更大意义。虽然在这之后有很多人声称自己打破了该项纪录，但是很难验证这种挑战是否有效，而且，加德诺的不睡觉挑战中有著名睡眠专家的参与，至今仍可以为睡眠研究提供重要数据。 加德诺在1964年12月28日早... 查看全部[ 最长的无眠纪录 ]

“睡眠”实际包括了“非快速眼动睡眠”（non-REM）和“快速眼动睡眠”（REM）两种截然不同的睡眠状态。有人将非快速眼动睡眠称为深睡眠，将快速眼动睡眠称为浅睡眠，不过这种简单的划分也有不妥之处。从生理学角度看，大脑和身体状态在快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠中是截然不同。两者的差异程度可以类比清醒和非快速眼动睡眠的区别，甚至有更大差异。快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠这两个概念在本书后文中将会频繁出现，在此，笔者将先简单说明两者的差异。 人的睡眠始于非快速眼动睡眠（图1-2）。非快速眼动睡眠期大脑皮层的神经元（专栏1）活跃程度下降并趋向同步，随着睡眠深入，神经元的放电频率也会逐渐同步，此时大脑进入... 查看全部[ 非快速眼动睡眠和快速眼动睡眠 ]

人的大脑为何要在睡眠期间重复如此复杂的程序，产生快速眼动睡眠期？为了解答这个问题，研究人员尝试在实验中选择性地去除快速眼动睡眠。实际上只去除快速眼动睡眠期非常困难。快速眼动睡眠期通常出现在非快速眼动睡眠期之后，要想只去除快速眼动睡眠期，必须使用多导睡眠监测设备始终监测睡眠情况，一旦进入快速眼动睡眠期就立刻强行叫醒实验体，但是多次重复后，动物进入快速眼动睡眠期前的时间（快速眼动睡眠潜伏期）会慢慢变短。不久之后就会出现入睡后立即进入快速眼动睡眠期的情况，这就如同完全去除了睡眠本身。 前文介绍的电台DJ彼得结束断眠重新睡觉后，比正常情况下更快进入快速眼动睡眠期，而且这一时期持续时间很长。由此可见，... 查看全部[ 为什么需要快速眼动睡眠期？ ]

德国诗人海塞曾经说过：“不论你的梦境多么遥远，只要坚定信念就一定可以到达梦想的彼岸。”这句话意在鼓励年轻人胸怀梦想，不断努力。“梦”经常被赋予“希望”或“愿望”的意思，或许是因为人们的愿望多会出现在梦中吧。但实际上，梦的内容更多的是“恐惧”或“不安”。 梦多出现在快速眼动睡眠期，不过较浅的非快速眼动睡眠时也会做梦。快速眼动睡眠期的梦境很奇妙，多是伴有各种情感的故事。而与此相对的非快速眼动睡眠时的梦境内容则要简单得多。 快速眼动睡眠期的梦多是各种不可思议或者异想天开的内容，往往不合科学和逻辑，如被人追赶、实验失败、喜爱的物品损坏等，常伴有不安、焦虑、恐惧等感情。美国哈佛大学的艾伦•霍布森记录... 查看全部[ 快速眼动睡眠和不可思议的梦境 ]

很多人在临考试之前都会这样想：“如果不用睡觉该有多好。1天可以多出7个小时呢。”睡眠确实会给人一种消极被动的负面印象——夜间不需要活动，睡觉就是让疲惫的身体休息，睡觉的时间成为一种浪费。也有人非常自律，坚决抵制睡眠的诱惑。拿破仑就曾说过“睡3个小时的人勤奋，睡4个小时的人普通，睡5个小时的人懒惰”。拿破仑显然认为睡眠就是浪费时间。同样，发明大王爱迪生也以自己的短睡眠而自豪，他曾对他的下属说睡觉就是浪费时间。 但另一方面，爱因斯坦却是长时间睡眠的代表，据说他一天要睡10个小时以上。我们当然不能认为在理论物理学方面做出卓越成就的爱因斯坦浪费了时间。通过前面的讲解想必大家都已经了解到睡眠是人体身心... 查看全部[ “挑战者”号的悲剧源于睡眠不足 ]

前文述说了不睡觉的危害，现在让我们来探究睡觉带给我们的益处。 有人主张考前通宵复习，以避免睡觉后会忘掉记住的东西。很明显这是错误的，很早之前就有研究证实睡眠可以强化记忆。 “醒着”或“睡着”对保持记忆有怎样的影响？1924年，詹金斯和达伦巴克（Jenkins and Dallenbach）就这个问题发表了重要论文，这也是揭示睡眠对学习的意义的最初研究成果。 他们以健康成人为实验对象，在上午10点让实验对象记住10个由希腊字母组成的无意义的单词。之后的1~8个小时内，将这些实验对象分成清醒组和睡眠组，并让他们分别回忆记住的单词。结果显示，睡过觉的实验对象与一直醒着的实验对象相比，忘记的单词... 查看全部[ 睡好了游戏就能玩得好！ ]

我们可以首先将记忆分为“陈述性记忆”（又称宣告记忆）和“非陈述性记忆”。陈述性记忆是指可以用语言说明的记忆，受颞叶的海马体影响。 陈述性记忆还可以细分为“情境性记忆”和“语义性记忆”。情境性记忆指的是像日记式的个人生活经验记忆。例如“上周四，我在涩谷见到了朋友景子”就属于情境性记忆。情境性记忆中与空间有关的被称为“空间记忆”。比如我们都能记得停车场里自己车的位置，这就是空间记忆。与情境性记忆对应的语义性记忆指的是个体对周围一切事物的认知。例如“涩谷”的位置和名字，朋友“景子”的名字等。 与“陈述性记忆”对应的“非陈述性记忆”中包括“程序性记忆”和“情绪记忆”。程序性记忆是无法用语言表现出来... 查看全部[ 睡眠对增强“程序记忆”的显著效果 ]

睡眠可以分为快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠，那么强化记忆的到底是哪种睡眠呢？ 快速眼动睡眠期间大脑仍然高速运转，并且会做梦。梦是由记忆片段连接构成的，在快速眼动睡眠期间记忆会被重新编辑。这一点已经在某种程度上得到实验的证明。例如让老鼠学习某种技能后，会发现其快速眼动睡眠时间随学习量的增加而增加，而且如果去掉快速眼动睡眠，其学习效果就会下降。可推断快速眼动睡眠对记忆和学习有着密切关联。通过PET（正电子发射计算机断层扫描）图像分析技术可以观察到，快速眼动睡眠期时与“陈述性记忆”相关的海马体活跃度提高。 近年来也有研究表明非快速眼动睡眠，特别是深度非快速眼动睡眠对强化记忆有着重要作用。深度非快速... 查看全部[ 快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠的不同作用 ]

负责传递和处理信息的细胞，大脑功能就是由神经元支撑着。人脑中约有1000亿个神经元。每个神经元中含有接收信息的树突、发送信息的轴突，完全具备了信息处理设备的特征。树突从细胞体中延伸并分支，轴突离开细胞体时通常只有一根，与其他神经元的树突和细胞体连接。 人脑中构造最精密的部分是大脑皮层。大脑皮层有6层，拥有140亿个神经元。每个神经元通过突触接收来自其他神经元成千上万个信息。每个突触像微处理器一样变化着传递效率，而且突触自身的构造和数量也时刻变化。由此我们可以想象大脑拥有多么强大的演算能力。 这个精密的结构如果不停运转就会出现问题，所以我们需要每天睡觉来保障它的正常运行。 长时程增强作用 ... 查看全部[ 专栏1　神经元（神经细胞） ]