睡覺時,腦筋轉了幾次彎?

睡覺時,腦筋轉了幾次彎?
圖源:(底圖)維基共享
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2023-03-01
note.detail.writer
詹雅雯
note.detail.editor
蔡靜慈

詹雅雯(中原大學心理系助理教授。專長:睡眠醫學、健康心理學)

為什麼要睡覺?為什麼會做夢?可以睡少一點嗎?一起來認識睡眠,解答心中的疑惑!

 

為什麼要睡覺?

從演化生存的觀點來看,睡眠讓我們減少戶外活動,降低在野外被動物或敵人攻擊的機會,同時避免體能的消耗,像是在食物匱乏的季節,冬眠可以保存能量。從生理的觀點來看,睡眠讓我們可以休息並回復體能,也可以卸除白天活動或工作時的警戒,讓心情能夠好好放鬆。由認知的觀點來看,睡眠過程會將白天學習到的事物與經歷的事件,在腦中重新編排整理,鞏固有意義與重要的記憶,避免腦中訊息負擔滿載。

1936年以前,睡眠被視為白天活動舞台謝幕後,一片黑暗寂靜、沒有任何功能或活動的狀態。隨著腦波測量技術的發展,占據我們整日三分之一時間的睡眠開始受到關注,人們發現原來睡眠時,大腦並不平靜!接下來,讓我們認識一下睡眠的階段變化與不同階段的功用。

腦波測量儀器的發展,讓科學家可以依據睡眠的腦波特性,區分兩大睡眠階段:非快速動眼期、快速動眼期。

 

非快速動眼期

非快速動眼期(non-rapid eye movement)根據睡得深淺,分為階段一(N1)、階段二(N2)、階段三(N3)睡眠。

當你因為老師上課乏味,或坐車時的搖晃感,昏昏欲睡忍不住閉上眼睛之際,所經驗到的就是N1階段。當濃烈的睡意襲來,讓你難以專注於外在的訊息,接著伴隨高處向下跌落、踩空、打翻物品等感知,身體會隨經驗發生猛然一抽,即所謂入睡抽動(hypnic jerk),這是多數人進入睡眠時會出現的正常現象。在N1階段,通常還能接收外界訊息,例如:依稀感覺同學們在身旁傳紙條、講悄悄話等,若突然被喚醒,往往覺得自己沒有真正睡著。

在沒有干擾的情況下,我們通常能順利進入N2階段,此時我們會感覺確實已進入睡眠,但較大的聲響或輕拍仍會中斷此階段的睡眠。

接著進到最深層的N3階段,大腦的活動會變得較為同步──腦波變得緩慢、呼吸及心跳也更為規律。此睡眠階段最不易被叫醒,較不受外界刺激與干擾而中斷或轉醒。當我們白天活動量較多或之前睡眠不足時,處在N3階段的比例也會提升。這個睡眠階段,腦中會分泌大量的生長激素,幫助生長與細胞修復。

 

快速動眼期(做夢期)

快速動眼期(rapid eye movement,REM期)顧名思義就是睡覺時伴隨快速的眼球轉動,在此階段喚醒個體,約有8~9成的人會說他正在做夢,因此又稱「做夢期」。

電影《腦筋急轉彎》(Inside Out)中,當主角萊莉進入睡眠,代表五種情緒的虛擬人物──樂樂、憂憂、怒怒、厭厭、驚驚在大腦總部決定哪些記憶水晶球要被放入核心記憶區,哪些要進入垃圾場,這對應了大腦會在REM期梳理記憶與情緒的情況。

而在造夢工場的場景中,記憶水晶球會被挑選出來,重新編排、播放,如同在夜裡,我們的夢境總是混雜著新舊記憶。負責視覺的腦區也會在REM期變得活躍,所以做夢時彷彿在看電影,歷歷在目。

雖然在REM期,許多生理狀態如呼吸、心跳、體溫等都與清醒時很接近,但全身的肌肉骨骼卻與清醒時相反,是全然放鬆、不能動的(tonic),所有由腦部發出的移動訊息都被阻斷,全身處於失去肌張力、癱軟(paralyzed)的狀態,這樣可以避免我們把夢境的內容(如吵架、打人、被追趕)表現出來。若不幸在此階段突然轉醒,可是全身肌張力尚未回復,就會經驗到俗稱的「鬼壓床」。

一般來說,正常的睡眠是由 N1→N2→N3,再慢慢回到N2,然後進入REM期,作為一個循環的結束。一個睡眠循環約莫歷時90~120分鐘,因此以成年人8小時的睡眠總長來計算,大約會經歷4~5次的睡眠循環。N3階段主要分佈在前半夜睡眠,後半夜和清晨時則有較多REM期,這也是為什麼早上被鬧鐘或家人喚醒時,常剛好在做夢!

 

可以睡少一點嗎?

許多動物一天所需睡眠其實都很短暫,例如:馬和大象平均一天約睡3小時,長頸鹿則僅需2小時。基本上,草食動物因為有被掠食的風險,睡眠都不能太長。另外,鯨豚或候鳥因為要固定浮上水面換氣,以及在冬天來臨前,飛抵目的地避冬,所以他們的大腦會選擇輪流睡覺,以滿足生存的需求。

其他小型動物即使睡得長,但都採多段式睡眠,人類是少數擁有單段長時間睡眠的生物,主因是智能的發展,讓我們能夠打造住所、配備保全系統或門鎖以防止入侵,安全無虞使我們能演化成單段式長時間的睡眠。

換言之,演化促成的單段式長時間睡眠,是最符合人類需求的睡眠型態;兩段式睡眠通常是因應工作不得不採取的策略;而多段式睡眠常是因為疾病,造成大腦功能缺失所致。

長時間的連續睡眠對於我們的身心健康發展極其重要,但必須仰賴兩個睡眠相關機制──恆定系統與生理時鐘配合得宜。

 

恆定系統

恆定系統掌管了我們對睡眠的需求和滿足。對睡眠的需求,就好比食慾,我們飢餓時會尋求食物來滿足食慾,酒足飯飽時則停止進食,直到身體再次發出飢餓的訊號。同樣的,白天的活動會累積對睡眠的慾望(睡眠趨力),當我們夜晚入睡,睡著睡著,趨力逐漸被滿足,便會轉醒。

每個人所需的睡眠長度依年紀等個別差異有所不同。2015年,美國國家睡眠基金會(National Sleep Foundation)召集了睡眠、醫學與人類發展學等領域的專家組成共識會議,針對不同睡眠量對記憶力、注意力、白天精神與健康狀況等面向之實證研究結果進行討論,最終作出對不同年齡層應有的睡眠量建議。

根據過往調查,台灣青少年平均睡眠量約7小時,白天累積的睡眠驅力在夜間沒有被滿足,早上自然就會需要鬧鐘或家人費力喚醒,也需要藉由上課打瞌睡、週末睡到中午後來進行睡眠債務的償還。

 

生理時鐘

生理時鐘(circadian rhythm)主要協助我們維持固定的「睡眠─清醒」作息時間。一般而言,多數人的生理時鐘週期皆大於24小時,因此需仰賴有效的「外在環境線索」(zeitgeber),將節律固定在24小時的週期循環。

有效的外在環境線索包含光線、社交活動、運動與進食等,其中以光線最為有效。倘若缺乏外在環境線索,我們的生理時鐘就會呈現自由運轉(free running)的情況。因此,若我們放長假不出門,或是疫情高峰時需隔離在家,在無法接收光線刺激的情況下,睡─醒時間就會規律且持續地向後延遲。反之,若每天固定起床時間,並在早上接受光照,則有助於校正生理時鐘向後延遲的特性,幫助我們保有規律穩定的睡─醒作息。

生理時鐘會影響松果體何時分泌褪黑激素(melatonin)。一般來說,在我們睡前2~3小時,褪黑激素會開始分泌,有助於促進人類的睡眠。清晨時分,分泌量則開始緩慢下降。當朝陽射入房間,光線會抑制褪黑激素,使濃度快速下降,有效喚醒個體。

因此,睡前避免使用3C商品,是為了減少藍綠光進入眼睛,此色溫的光線對褪黑激素抑制效果最強,睡前使用往往延後睡眠時間,增加入睡的困難。生理時鐘除了與我們的睡─醒作息有關,也會同時調控體溫、體內賀爾蒙以及警覺度的週期,所以維持睡眠生理時鐘的規律穩定,亦能穩定內分泌與體溫,讓身體常保健康。

此外,生理時鐘也跟恆定系統一樣,會隨年紀有些變動。第二性徵開始出現後,我們的生理時鐘就會開始後移,因此青春期的學童變得更常熬夜、晚起,先天性的發展變化,使他們更利於追求社交的互動與個人興趣的發展。目前教育單位也考量到此特性,選擇延後高中生的上學時間,以順應青少年生理時鐘的變化,使他們能有更充足的睡眠。

 

你是睡眠中斷的受害者嗎?

依循上述兩睡眠機制的作用,在整夜睡眠過程中,會先由恆定系統發揮作用,讓白天累積的睡眠趨力先獲得滿足,下半夜則仰賴生理時鐘的節律,維持清醒的力量減緩,讓個體維持長時間且品質良好的睡眠。因此,若吃完晚飯後,7~8點時就在書桌前或沙發上不慎睡著,約4小時開始,降低的睡眠驅力可能就難以讓我們保持在睡眠的狀態。內在生理時鐘的低點時間還未即時到來的情況下,就會使我們在凌晨轉醒而難再入眠,成為兩段式睡眠或是睡眠中斷型失眠的受害者。

 

疲勞駕駛,風險不亞於酒駕!

總結上述睡眠機制與各睡眠階段的特性說明,睡眠不足會影響生長激素的正常分泌,使生長或修復功能有所缺損。若經常提早起床,剝奪REM期睡眠,則將危害記憶固化與情緒調節功能。

此外,過往研究使用模擬駕駛的類比實驗發現,若連續清醒18小時未休息,我們注意力的警醒與反應力就相當於體內血液酒精濃度0.05%(國內酒駕標準值是血液酒精濃度超過0.03%),因此疲勞駕駛的風險並不亞於酒駕喔!

而新近的腦造影研究亦發現,在深睡(N3)階段時,腦中血液量會減少,腦脊髓液會大量進入腦部並扮演清道夫的角色,幫助移除腦中死亡的神經細胞和代謝之蛋白酶。因此在睡眠不足的情況下,腦中發炎的星形膠質細胞、β澱粉樣蛋白(Beta-amyloid)、Tau蛋白都會增加,這些物質在腦中不當堆積,過去也被證實是阿茲海默型失智症的病徵。雖然科學家們還不能肯定長時間的睡眠剝奪,是否在失智發展病程扮演了舉足輕重的角色,但相似的病理機制還是值得我們審思。

因此,誠心建議不要冒然犧牲睡眠時間,因為長期下來,對心理健康的衝擊是不容小覷的!  

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