俗话说“睡到自然醒”,这句话里面有什么科学规律吗

睡到自然醒,是指年青人在正常情况下,大脑自然知道自己该睡多久 。如果没睡够,对心理和身体健康都很糟糕,并影响认知和反应能力 。但睡眠-觉醒周期的研究却相当复杂,并且到今天为止,科学家并不明白,睡眠的深层次意义 。即我们为何要成为一种需要睡眠的动物?

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图示:正常大脑中的各种物质浓度的规律性波动,让大脑处于清醒或睡眠周期之中 。
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脑炎引发的昏睡和失眠:当系统出问题之后,我们才容易知道系统是如何运转的 。在上世纪20年代,一种神秘的昏睡病,横扫欧洲和北美,到上世纪30年代末突然销声匿迹,鉴于当时原始的免疫学的能力,人们没有及时找到引发这种昏睡病的病原体 。不过,一位维多利亚医生埃科诺莫(von Economo),他还是一名男爵,在解剖那些死于昏睡病的患者大脑时,却无意间碰触到了人类睡眠-觉醒的核心秘密之一,不过对这一大脑区域在睡眠-觉醒循环中起主导作用的认定还得等待数十年之久 。
图示:Von Economo的手稿,虚线处即是患者大脑出现病理损伤的部位 。
当时的昏睡病或昏睡性脑炎患者,大部分都表现为过度睡眠,注意他们是真的睡眠不是昏迷 。一般来说,患者每天睡眠时间长达20小时,只在有生理需求时,才会醒来,比如饿醒、渴醒或者需要上厕所等 。但这些患者的认知能力完好,不会说胡话,该知道的都知道,不该知道的都不知道 。他们只不过,每次醒来吃完喝完上完厕所,就会很快再次入睡 。除非完全康复,他们才会恢复为大约每天睡八小时的节奏,或者就一睡不醒了 。
而所有死于昏睡病的患者,在大脑的同样部位出现了损伤——病损全都出现在中脑和间脑连接处 。埃科诺莫医生因此推断,在脑干中肯定存在一个上行激活系统(如今一般称网状激活系统 RAS)来唤醒大脑皮质 。除了昏睡之外,还有另一些脑炎患者恰恰相反,他们失眠 。
这些患者虽然非常疲惫,但却要么难以入睡,要么很快就会从睡眠中醒来,无法得到充分恢复 。同样的解剖死于这种状态的患者,他发现这些人的基底神经节(basal ganglia)和下丘脑前部(anterior hypothalamus)出现病损 。现在将这些部位命名为脑侧室前视核(VLPO) 。
所以,埃科诺莫医生当时就知道了,动物和人类的睡眠-觉醒,都属于大脑的功能 。
即无论是睡眠还是觉醒,都属于大脑主动的生理行为 。一旦负责睡眠或者负责觉醒的相应大脑部分出现功能障碍,那你要么醒不来要么睡不着 。
入睡:脑侧室前视核(VLPO)如今我们确认,VLPO负责控制动物的入睡,当这些神经元兴奋起来时,它就会释放出抑制性神经递质,去抑制那些让我们保持清醒状态的神经元 。而VLPO本身则被血清素和腺苷激活,有人认为大脑中出现腺苷意味着大脑的状态不佳,于是启动睡眠程序来进行自我恢复,但目前我们依然不是很清楚睡眠的深层次意义何在,虽然其直接功能和作用都很好理解,但难于理解的是动物为什么要演化出睡眠这种生理行为 。
觉醒:网状激活系统 (RAS)而觉醒,则涉及上行或网状激活系统,这套系统存在于动物和人类的脑干网状结构中,这里的一些神经元向大脑皮质发出一些上行神经纤维,当它们处于兴奋状态时,就能激发大脑皮质的觉醒反应并提高大脑皮质的兴奋水平,将我们从睡眠中唤醒 。睡眠唤醒机制和入睡机制之间发生的相互抑制作用最终形成了睡眠-觉醒开关,来调控入睡与觉醒这两个截然相反的状态 。


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