文/Maria Konnikova编译/《赛先生》陈晓雪
我们为何需要睡眠？The Work We Do While We Sleep
人生近三分之一的时间在睡觉。我们为什么要睡觉呢？我们睡觉时，身体意识都非常脆弱。而且，睡觉时我们什么都不干，表面上看是产生不了任何效益的。1719年，考顿·马瑟（Cotton Mather）在一次布道时称，过量睡眠“有罪”，并哀叹我们经常在本该工作时睡觉。本杰明·富兰克林则有一句著名的俏皮话：“人在坟墓里将睡个够。”很长一段时间，睡眠被认为是无用的一件事，甚至是研究睡眠的科学家都觉得睡眠很搞笑。哈佛大学的睡眠研究者Robert Stickgold还记得他之前的合作者J. Allan Hobson开玩笑说，睡眠唯一的功能就是治疗瞌睡（sleepiness）。2006年，脑神经科学家Marcos Frank在一篇研究睡眠功能的论文中总结道，睡眠对人类认知的效果是“微弱或模糊的”。过去十年，尤其是在去年，睡眠之谜正被逐步揭开。实际上，睡眠是我们生命中重要的一部分。我们需要闭上眼睛，什么也不做，进入睡眠的状态。观察睡眠中的不正常现象，可以帮助我们了解人类为什么需要睡眠。快速动眼（REM）睡眠行为障碍患者在进入REM睡眠状态时会进行和梦境一致的运动活动。REM睡眠行为障碍是神经变性病（neurodegenerative disease）的前兆。蒙特利尔一个睡眠研究中心发现，有一半以上的REM睡眠行为障碍患者在发病12年之后表现出神经变性病的临床表现，比如，睡眠中出现几秒甚至几分钟的呼吸暂停。试验表明，REM睡眠行为障碍与糖尿病和心血管疾病相关，会导致认知功能障碍。清醒状态下的功能障碍大约有10%是慢性失眠症的结果。慢性失眠会导致生活质量低下，带来抑郁症以及心血管疾病、高血压、认知功能和运动功能障碍等疾病的增加。
睡眠是身体修复与维护认知功能的需要。同时，睡眠可能有利于缓解血管张力。失眠症与抑郁症存在相关的事实说明，睡眠可能有助于应对情感压力或其他混乱事态。2000年，Stickgold在《自然》发表的一项研究表明，睡眠和做梦对记忆巩固有重要作用。受试者们被要求在三天的时间内每天花7个小时的时间玩一款游戏。一些人从来没有玩过这款游戏，另外一些人对这款游戏轻车熟路。第三组受试者则是遗忘症患者，他们的内侧颞叶和海马体存在严重损伤。这种情况下，他们无法形成新的记忆片段。每个晚上，当受试者睡觉时，会被不断叫醒，并被要求回忆梦到了什么。结果证明，他们梦到的是这款玩的游戏。令人吃惊的是，即使是遗忘症患者也会梦到这个游戏。第二天醒来，受试者已经记不起游戏，也记不起半夜叫醒他们的人，但是他们回忆的形状很符合之前在游戏中观察到的图案构造。
此后，关于记忆与记忆功能相关的证据开始不断涌现。2013年，Stickgold发表了一篇综述，总结其他研究者在这一领域的进展。他认为，睡眠不仅对记忆巩固至关重要，也是一种非同寻常的选择机制。有时候，我们记起一件事仅仅因为它令人激动或悲伤。有时候，我们为了弄明白一件事为何重要，努力回想每一个琐碎的细节。Stickgold说，睡眠和做梦，帮助我们对材料进行筛选，存储重要的内容，不管这一内容是大量信息中的要点还是一个具体的细节。“梦里，我们得到的只是片段。醒来后，我们知道所有。”图宾根大学（the University of Tübingen）神经生物学家Jan Born和明斯特大学（the University of Münster）神经科学家Ullrich Wagner 曾让受试者解答一道相对复杂的数学题。这个问题有一个比较简单的解决方法，只要使用一个抽象的概念就能很快得出答案。当然，受试者并不知道这一点。少数人在一开始就找到了答案。8个小时以后，每位受试者重新做这道题。在此期间，一些人可以睡觉，而另外一些人不可以。结果显示，没有睡觉的人快速得出答案的只有四分之一，而在这8个小时内睡觉的人找到捷径解题的人达到60%。实际上，我们在睡觉时，大脑就会重放白天的经历，对这些信息进行加工，学习，筛选。某种意义上讲，大脑一遍睡觉，一边思考。我们的体格健康似乎也与睡眠联系密切。为了测试心脏与睡眠之间的相互影响，生理学家让一群身体健康、没有心脏病史的男性受试者处于睡眠缺失的状态。在不同的时间点，科学家们测量这些受试者的血管健康程度，检查他们的心跳、血压和与心脏病相关的蛋白质水平。两天之内，受试者的每个指标几乎都上升了。相反，一个针对睡眠窒息症的研究发现，对呼吸窒息进行治疗改善了血管功能。病人一旦能够熟睡，心脏的压力就会得到缓解。睡眠对大脑功能的重要性可能更为关键。除了能够对记忆和解决问题的功能产生影响，睡眠还可以帮助大脑保持灵敏、年轻和健康。
两年前，罗切斯特大学的神经科学家Maiken Nedergaard 发表了多年来研究睡眠作用的结果。她对大鼠处于清醒和睡眠状态时的大脑进行分析，发现睡眠是大脑的保养系统。清醒时，我们的活动在大脑里筑起瓦砾，毒素在大脑中形成，如导致产生阿尔兹海默症的β淀粉样肽（beta-amyloid，Aβ），而一些通常无害的蛋白质发生错误折叠。Aβ异常是阿尔兹海默症最早期阶段的生物标志物，大量研究表明，Aβ积累在阿尔兹海默症的大脑病理变化和认知障碍中起重要作用。我们睡觉时，脑部的类淋巴系统（glymphatic system)就会进行扩张，通过大脑的组织泵送脑脊髓液（Cerebrospinal fluid）回到大脑，清理大脑中的废物。类淋巴系统是处理大脑细胞废物的净化系统。这是对淋巴系统（lymphatic system）的致敬，淋巴系统负责身体内废物的清理工作。如果大脑得不到足够的休息，大脑内毒素累积，神经变性病就会产生。痴呆最早期的标志之一就是睡眠紊乱（sleep disturbance），控制时长的一些基因也与阿尔兹海默症相关。睡眠崩解（sleep disruption) 与神经变性病产生的生物机制一样。
所有的研究表明，我们睡觉时，身体正进行着重要的工作。然而，很少有人拥有足够的睡眠。一些人甚至永远无法体会到完全清醒是一种什么样的体验。晚上没有休息好，你的状态是什么样呢？越来越多的科研工作者开始研究慢性睡眠短缺如何影响我们的生活。
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