人類為什麼要花三分之一的時間睡覺?

不睡覺會死人!


馬奎斯在《百年孤寂》中講到一種奇怪的失眠症。有一對夫婦收養了一個小女孩。不料,這個女孩患有會傳染的不眠症。不久,全村的人都得到此病。一開始沒人在意,許多人甚至因為不用睡覺而感到高興,因為當時馬康多(故事發生的小鎮)百廢待興,時間寶貴。人們勤奮地工作,在短時間內就把一切都做完了,到早晨三點就雙臂交叉地坐著,計算自鳴鐘播放的華爾茲舞曲有多少段曲調。時間長了,沒人再為睡眠這個沒用的習慣擔憂。但是大家很快就發現,失眠症帶來失憶的後果。

小說的主人公把家裡所有的東西都貼上小紙條註明它們的名稱:桌子、椅子、門……但他意識到終會有那麼一天,人們即使能透過標籤記得事物的名字,也會記不起它們有什麼用。

就這樣,人們繼續在捉摸不定的現實中生活,這種靠詞語暫時維繫的現實似乎隨時都會消失。人們逐漸出現幻覺,失眠者開始分不清現實和夢境,整天醒著做夢。由於夢境和現實混為一談,他們失去現實,失去過往。患者開始淡忘童年的記憶,然後是事物的名稱和概念,最後是每個人的身份,以至於最終失去自我,淪為沒有過往的白痴。
小說中的失眠症並非憑空捏造,而是有歷史原型的,即十八世紀末出現在歐洲的致死性家族失眠症。患致死性家族失眠症的病人完全無法睡覺,在幾個月到一年多的時間裡,病情迅速惡化到痴呆,最後患者因困倦而死。致死性家族失眠症是一種非常罕見的普恩蛋白腦病,全世界只有不到四十個家族患病,大多數在歐洲。由於基因變異,患者最初莫名其妙地無法入睡,出現毫無根據的恐懼,接著恐懼加劇並且出現幻覺,體重下降,最終大腦退化變成毫無反應的痴呆,直至死亡(此時不睡覺已經持續了一年半)。

致死性家族失眠症是20號染色體基因突變導致的隱性遺傳疾病,與人類庫賈氏症,也就是人類中的狂牛症致病基因十分接近。普恩蛋白是一種錯誤摺疊的具有傳染性的蛋白,會在大腦中自發傳播,最終致使患者的整個大腦發生海綿狀病變並死亡。

致死性家族失眠症是一種非常罕見的病症,很少有人會真的活活被「睏」死。但是,失眠在普通人中並不少見。

高考前的那個晚上我就因為緊張和興奮幾乎一夜沒睡,第二天凌晨勉強睡了兩個小時就起床奔赴考場;有時候,下午喝了咖啡或者茶,晚上也會輾轉反側,難以入眠。

人類為什麼要花三分之一的時間睡覺?


睡眠差不多占據我們人生的三分之一,可是為什麼我們要浪費這麼多時間來睡覺呢?

要知道,在動物演化的歷程中,不是所有動物都會睡覺。只有神經系統具備一定複雜程度的動物才會有睡眠行為。到目前為止,科學家還沒有在單細胞動物(如草履蟲)、沒有神經元的動物(如成年海綿)或沒有中樞神經系統的動物(如水母)中發現睡眠行為。

睡眠的一個最原始的功能就是促進發育。比如,一種非常低等的動物線蟲,牠的睡眠發生在每一次蛻皮之前;如果剝奪幼年果蠅的睡眠,會導致牠長期的認知和行為缺陷。對人類而言,人類嬰兒的睡眠品質比成年人高很多,胎兒在子宮內的睡眠是大腦發育的重要階段,這也是為什麼我們常常把一個人睡得很熟形容為「嬰兒般的睡眠」。

在動物演化的早期,睡眠還能幫助動物應對外界環境壓力和機體的自我修復。比如,線蟲進入睡眠狀態後,更能應對熱、冷、滲透壓等來自環境的壓力,以及促進組織損傷的修復;蒼蠅需要更多的睡眠才能從細菌感染中恢復;人類在身體受到病原體感染或者免疫系統有壓力反應時也會睡得更多,所以當我們感冒的時候會特別想睡覺,好好睡了兩三天之後,身體狀態就會恢復不少。

隨著大腦變得更加複雜,動物們逐漸演化出學習、記憶和選擇性注意等高級認知功能,大腦也隨之演化出新的睡眠功能,即睡覺時大腦的突觸可塑性會得到恢復。換句話說,睡一覺可以增強大腦修改迴路的能力,也就是快速學習和整合訊息的能力。

總之,在演化早期,睡眠可能僅作為一種「低能耗狀態」來節省發育所需的能量。後來,隨著神經系統演化得越來越複雜,這種「低能耗狀態」逐漸受到大腦的控制,發展出更高級的輔助功能,包括促進學習、注意和記憶等。實現這些高級功能的基本前提是突觸可塑性,也就是說,睡眠後期演化出來的高級功能更多是幫助大腦恢復可塑性。

睡眠可幫助大腦排毒


睡一個好覺可以幫助大腦排毒。清醒的時候大腦細胞持續消耗能量,這一過程會產生很多副產品,大腦的生物垃圾會堆積在大腦中。大腦細胞的代謝產物包含多種成分,其中一種叫做腺苷。當腺苷在大腦中累積時,會增加一個人的困倦感。我們喝咖啡就是透過阻斷大腦中的腺苷受體來減少困倦感,從而保持清醒。

我們身體的循環系統除了動脈和靜脈之外,還有一個系統負責排毒,這個系統叫做淋巴系統。我們身體的循環網絡中每隔一段距離就會有淋巴結,其中儲存著負責抵抗病原體入侵的免疫細胞。近年來科學家發現,大腦中也有類似的負責排毒的淋巴系統。

自從二十世紀以來,醫學界一直相信,由於血腦屏障的隔離,大腦和身體是兩個相對獨立的器官,並且大腦中不存在淋巴系統。這一觀點在醫學教科書中存在了一百多年。如果你現在去翻閱二○一五年之前出版的醫學書籍,還可以看到「大腦中沒有淋巴系統」的描述。然而在二○一五年,維吉尼亞大學的喬納森.基普尼斯(Jonathan Kipnis)教授和他的團隊徹底改寫了這句話。基普尼斯和他的同事透過對老鼠腦膜的神經成像研究發現,包裹大腦和脊髓的腦膜上廣泛分布著淋巴管網絡,它們負責運輸腦脊髓液和淋巴細胞到頸部的淋巴結。所以現在我們知道,大腦也是有淋巴系統的。

羅徹斯特大學醫學中心的科學家發現,小鼠在睡覺的時候,腦細胞之間的空間會增大60%左右,大腦中的淋巴系統在這個時候開啟,把清醒時累積的毒素更快地透過腦脊髓液從大腦中排出。睡眠的這個「排毒」機制還可能和預防阿茲海默症有關。阿茲海默症患者的大腦神經元中會聚集一種病態摺疊的蛋白,叫做β類澱粉蛋白。這種蛋白的聚集和神經元的凋亡有關,睡眠良好的小鼠的大腦可以更快地排出大腦中這種和阿茲海默症有關的病態蛋白,而睡眠不好就有可能導致病態蛋白在大腦中滯留和累積,影響神經元的功能和健康。只有晚上睡個好覺,大腦才能高效率地排出生物垃圾,讓我們一覺醒來神清氣爽地迎接新的一天。

閱讀完整內容
大腦修復術

本文摘錄自‎

大腦修復術

姚乃琳

由 麥田出版 提供