【小院科普】什么影响着我们的睡眠？
文摘
三农
2024-04-07 13:38
北京
前些天我写了一篇有关昼夜节律的科普文章——《从诺奖看生物钟：生命的奇迹》，传送门如下：
这篇文章有幸收到了不少朋友的良好反馈，也有更多人问我，这个昼夜节律是不是跟睡眠有关系？我长久以来都在熬夜，睡眠不太好经常失眠，是跟这个有关系吗？咳咳，实事求是来讲，我虽然科普了调控昼夜节律的因子和机制，但对于熬夜和睡眠这方面，我的确不太懂。本着博学有耻，求实创新的原则，也熬不住大家的疑问，我就去搜一下如何科学熬夜，或者如何降低熬夜的危害，以及睡眠等问题。但可惜的是，在查阅了许多资料之后我发觉，是我想的简单了——睡眠不仅仅是昼夜节律的表现，熬夜的危害也远比我们想象中大。我们一开始就不应轻易相信如今的先进生物学和医学真的会通过几个小tips就替我们解决了熬夜的副作用，人类演化了千万年的产物又怎么会轻易地被篡改呢？我们总是轻而易举地将睡眠的优先级一撤再撤，不是因为我们精力旺盛或者过剩，而是因为对睡眠了解得太少了。所以这次，我准备认真地讲一下睡眠，为大家详细解释到底什么是睡眠、熬夜对人体有哪些伤害、哪些东西在干扰我们的睡眠、以及如何真正改善我们的睡眠。前些天的2024年3月21日为世界睡眠日，今年的中国主题是：健康睡眠 人人共享。![]()
话说回来，目前我们对于评估睡得好不好的标准主要是看醒来后的感觉：睡得好的人醒来后会感觉精力充沛、精神抖擞，对新的一天的工作充满信心和活力。如果每天醒来都是这种状态说明大脑和身体其他部分的大部分功能都得到了充足的休息，但反之则睡眠不够好。事实上，这种主观性的评价局限性太大有失偏颇，而且睡觉并不是大脑关机、失去意识，或者是进行简单的休息——它远比我们想象的要复杂得多。1952年，以发现了快速眼动睡眠阶段闻名的芝加哥大学的内森·克莱特曼（Nathaniel Kleitman）教授拼上了现代医学和生物学对睡眠认知版图的最后一块拼图。如今我们公认的睡眠包含两大个阶段：快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠。![]()
非快速眼动睡眠（NREM）和快速眼动睡眠（REM）现代科学认为，非快速眼动睡眠一般都是比较深层的睡眠，大脑频率为平缓的δ波，有助于存储和强化新来的记忆，提高记忆力。而快速眼动睡眠阶段也叫，脑电波呈现高频低幅状，活跃，常在这个阶段做梦。在有梦睡眠的状态，大脑会反常地活跃，认真思考大脑获得的知识，并且以抽象且新奇的方式将记忆力元素相互搅拌融合，并进行一种特殊的智能信息处理。梦境只是其表现形式的一方面。这可以激发创造力，并提升解决问题的能力。这么看来睡眠好处多多，但仅凭这样的说并不能让我乖乖早睡，所以我接下来就要聊一聊睡眠不足的说了。首先是专注力，相信大家都有亲身经历——熬过夜的第二天往往很难长时间进行专注工作，睡眠不足过后的开会也是哈欠连连，跟不上汇报人的思维。再者与阿兹海默症有关。睡眠状态下脑脊液会清除大脑白天神经活动产生的代谢废物，其中就包括与阿兹海默症有关的β-淀粉样蛋白。成年阶段睡得太少会显著增加患上阿兹海默的风险，希望大家不要年纪轻轻就得了这症状。![]()
阿兹海默症典型症状：记忆障碍
现实的史例我能举出来一堆，就前英国首相撒切尔夫人还有美国前总统里根，都曾为自己每晚只睡四五个小时引以为傲，然后——他们俩都无一例外地患上了阿兹海默症。此外，睡眠还与情绪控制有关。大脑中叫做杏仁核的结构，是产生强烈情绪和应激反应的关键位点。科学家们通过研究发现，睡眠之后，主管理性逻辑的前额叶皮质，会与杏仁核产生强烈的连接，发挥抑制作用，进而对这个大脑深层的情绪中心进行调控，让我们白天情绪平稳进行生产工作。而没有了睡眠，这两个大脑区域之间的强烈链接就不存在了，就无法控制自己情绪的油门，会突然间变得很急躁、焦虑，又突然间反应迟钝和呆滞。这种状态下情感会在很短的时间内发生巨大的变化，在两个情绪的极端中相互切换，这种极端状态对人体造成的伤害是不可估量的。![]()
前额叶皮层 & 杏仁核
尤为重要的是，睡眠不足还会导致免疫力低下，增加罹患癌症的风险。2019年，倒班和夜班被列为2A类致癌物因素，且睡眠不足还有可能引发心血管疾病，导致猝死（我们身边的熬夜猝死案例数不胜数）还会造成激素紊乱，诱发肥胖和糖尿病，甚至可能影响生殖系统等等。总之，熬夜和睡眠不足的危害不胜枚举，我接下来也会向大家介绍影响昼夜节律和睡眠的因素，以及如何利用这些因素改善睡眠。![]()
阳光对人体昼夜节律的调控机制
经历了若干年的研究，人们找到了这只坐落于大脑视交叉上核的生物钟，确认了人类有自己内源性的昼夜节律，也了解了其运作的机制（参见上期昼夜节律的推送）。有意思的是，人类发现自己身体里的生物钟受到外界温度、运动、饮食、社交等授时因子的影响，而其中最稳定、最可靠、最主要的授时因子还是阳光，它不断交织我们人体内部的生物钟，让它能够相对精确地维持一天24小时的昼夜节律。那么我们的睡眠时如何受到阳光的调控呢？正常情况下它会在白天根据视网膜的光线信号促进我们清醒，而当光线逐渐减弱的夜间，它会指使松果体释放褪黑素，促进我们睡眠。![]()
受阳光调控的昼夜节律下，不同物种和个体的不同行为
太阳以每日24小时节律昼夜切换，大多数动物和人类也基本都遵循这种24小时昼夜接力棒，但是不同年龄段入睡的时间却有着明显的差异。进入青春期的个体普遍会睡得越来越晚。一项调查显示 12~20岁这个区间的青少年的入睡时间会发生明显后移，而20岁后，这个趋势会发生逆转，人们又会开始逐渐早睡。可惜的是，部分家长并没有意识到这点，依旧把早睡早起身体好的观念灌输给孩子，使得早早上床却迟迟睡不着的孩子们误以为自己失眠了。不过也不用太担心，学校里做不完的作业和家里玩不腻的电子产品，帮助解决了这个困扰，让早睡变得遥不可及。还有一种睡眠调节机制，稳态调节，即你清醒的时间越长，疲惫的信号就会不断的累积，睡眠压力就会不断提高，就越可能不熬夜，而早早入睡。![]()
腺苷与受体结合导致疲惫进而促进入睡
大脑中一种名为腺苷的化学物质，被证明与此相关。清醒时不断累积的腺苷会与神经元上的腺苷受体结合，降低神经元的兴奋，从而抑制神经传导、促进睡眠。当腺苷浓度达到峰值时，不可抗拒的睡眠欲望就会占据上风；当进入睡眠时，腺苷的数量就会逐步降低。有一种常见物质与腺苷具有相似的化学结构、可以与腺苷受体结合、使得大脑接收不到疲惫的信号，从而保持兴奋的状态。这个东西叫咖啡因。这也是咖啡能够提神的主要原理，具体内容参见以前的推文——咖啡的真相：人体的昼夜节律与稳态调节相互作用，形成了人类每天单一而稳定的睡眠。除了稳态调节， 另外一样决定我们入眠时间的东西是基因。我们虽然都是24小时周期，但人与人间睡眠的时段也不同。原始社会，为了提高部落的生存安全，减少被袭击的风险，需要一部分人守夜站岗。久而久之，这部分人的晚睡习惯被保留了下来，使得同一片土地演化出不同的睡眠类型：一部分人是清晨型，他们会在晚上很早入睡，白天很早清醒，适合早睡早起；一部分人是夜晚型，他们喜欢很晚入睡，白天很晚才会清醒。剩下的介于两者之间。![]()
早起鸟和夜猫子
但遗憾的是，曾经为了部落晚睡晚起的你，很难适应现代社会的节奏；很多习惯晚睡的猫头鹰们被迫早起，导致睡眠时长完全不够。整个上午都会处于一种你醒了，但又没有完全性的呆滞状态。掌控理性逻辑情绪的前额叶皮质尤其如此，人虽然在工位书桌前，但是前额叶皮质还处于离线状态，工作不进状态。这也是为什么你的老师或者老板经常跟你说，你魂是不是落家里了？成年人的睡眠类型是由身体里的基因决定的，这不是他们主观的懒惰，而是基因的宿命，那么我们该如何改善我们的睡眠呢？![]()
受基因调控的睡眠
修改基因？这显然不现实。但我们依然可以从其他角度入手。首先是稳态调节，主要是腺苷，以及它的头号天敌——咖啡因：需要注意的是，咖啡因不仅存在于咖啡中。含有茶叶、奶茶、巧克力以及某些碳酸饮料中也含有不等量的咖啡因。在不知不觉中，人们就可能摄入过量的咖啡因，影响代谢和睡眠。我们需要控制咖啡因的摄入，如果需要喝咖啡提神，要注意适度，而且尽量选择早一点的时间段，最好在下午三点之前终止摄入，晚上能更好地在腺苷刺激下安然入睡，不然就容易造成：![]()
除了控制咖啡因，午休也是一个需要注意的点：午睡可以帮助弥补缺失的睡眠，但是不宜过晚，也不宜超过30分钟。如果靠近傍晚或者睡太多，消耗大量腺苷，就有可能导致晚上没有充足的腺苷引导我们睡眠。同理周末也不要过度午觉，过度午觉会篡改相对稳定的作息，导致你白天睡太多，夜里无法早睡，当你再次面对工作日的早起时，就会很容易睡眠不足，影响工作学习状态。其次是昼夜节律，即刚刚我们提到人体的生物钟。说到光线温度、社交等授时因子的影响，我们也可以借此改善我们的睡眠。我们可以在睡前减少电脑手机平板的使用，因为光线能够强烈抑制褪黑素的分泌，进而影响睡眠；而倒班夜班的人，要注意在睡前减少阳光对生物钟的影响，比如在回家的路上佩戴墨镜、以及购买遮光的窗帘等。夜间褪黑素的分泌水平不仅与光照强度有关，还与温度相关。夜晚保持微冷能够促进我们的睡眠。你可以睡前洗个热水澡，这样能够帮助你降低核心体温。有条件的话也可以购买舒适清爽的床上用品，或者开空调、降低室温等等，都是可以促进良好睡眠的举措。![]()
睡眠时核心体温降低
白天的运动也可以促进晚上的睡眠，但在睡眠前两到三个小时就不要运动了，运动的兴奋很可能会抑制即将到来的睡眠。还有一个大家容易忽视的授时因子——社交。固定的上学上班时间也会对人体的生物钟产生重要的影响。放假的学生和全职类自由工作者就比较麻烦，虽然他们很自由，想干活就干活，想休息就休息。但是这种自由往往会导致生物钟的紊乱，所以这部分人越睡越晚，经常在深夜发动态和朋友圈。我们需要给自己一套规律的作息。包括规律的饮食、规律的运动、规律的工作与休息。利用好各种授时因子，让我们体内的生物钟处于一种相对稳定的状态。![]()
熟睡中的孩子
由此我们知道了，睡眠在人类的生命活动中发挥着举足轻重的作用，这也是为什么人类会在演化过程中，把1/3的时间都浪费在这种既无生产力、又无防御力的状态上。如果有一种药可以增强记忆力，提高免疫力，降低心脑血管风险，减少肥胖、抑郁和焦虑时，我们肯定会奉若神药，但当告诉你，你其实一直拥有而且永久免费的睡眠就是一剂良药，那么我们也会足够珍惜了吧。对了最后再提一嘴，还有一个对昼夜节律有影响的，是饮食。人的昼夜节律不只受内在激素调节的影响，甚至还会受到饮食的影响，这也是哪怕只是调整饮食结构都有可能对昼夜节律产生影响。这也是刚才一直在提醒要规律饮食的原因。无独有偶，在动物上也发现了由于改变了饮食而对动物节律造成的显著影响。![]()
中国农业科学院饲料研究所反刍动物营养与饲料创新团队（也就是我所在的团队）的张春桃等人发现，通过改变饲喂湖羊饲料的早晚的精料和粗料的比例，就能对其消化发酵产生显著影响。据此得出，采用动态饲喂模式可以有效提高饲料养分消化率，并能够通过改变日粮模式进而调整牲畜的昼夜节律，以期调整至高效的昼夜节律区间，提高营养物质利用率并降低成本。目前相关论文发表在《中国农业科学》期刊上。这也是食物能够影响生物的昼夜节律的有力例证之一，也更证明了保持规律的饮食对睡眠甚至健康的重要性。我们应避免深夜进食和喝水，这是睡个好觉的重要前提。总之，祝屏幕前的大家每天都能睡个好觉，做个好梦，免受失眠的困扰。[1]. Ferri R., Manconi M., Plazzi G., Bruni O., Vandi S., Montagna P., Zucconi M. A quantitative statistical analysis of the submentalis muscle EMG amplitude during sleep in normal controls and patients with REM sleep behavior disorder. Journal of Sleep Research. 2008, 17 (1): 89–100 [2020-07-09]. doi:10.1111/j.1365-2869.2008.00631.x.[2]. Brain Basics: Understanding Sleep. Office of Communications and Public Liaison, National Institute of Neurological Disorders and Stroke, US National Institutes of Health, Bethesda, MD. 2017[3]. National Sleep Foundation Recommends New Sleep Times | National Sleep Foundation. www.sleepfoundation.org.[4]. 生物钟 - 维基百科，自由的百科全书 (wikipedia.org)[5]. 生物的昼夜节律 - 吴思涵的文章 - 知乎https://zhuanlan.zhihu.com/p/29868847[6]. The NobelPrize. The 2017 Nobel Prize in Physiology or Medicine - Press release - NobelPrize.org[7]. 张春桃,马涛,屠焰等.昼夜节律与肉羊养分消化代谢和瘤胃发酵参数的关联[J].中国农业科学,2022,55(18):3664-3674.[8]. https://baike.baidu.com/item/%E5%BF%AB%E5%8A%A8%E7%9C%BC%E7%9D%A1%E7%9C%A0?fromModule=lemma_search-box快动眼睡眠_百度百科 (baidu.com)
