淺談睡眠

如果您喜歡這篇文章，請至下列網頁按〝like〞，以後就可以較快得知此部落格的新動態。 謝謝！   - January 12, 2017     https://www.facebook.com/gliding.cloud

 

睡眠是人類與許多動物從事最多的活動之一，可是人類對它的瞭解，至今仍然很不完整。不過，比起三、四十年前，已經豐富很多了。

 譬如說，一個很基本的問題是：「是怎樣的生理過程，使睡眠成為許多動物不可或缺的狀態呢？」至今科學界仍然還未找到關鍵性的答案。雖然睡眠已知有不少功用（後面會提到）、和演化上的優點，但是這些功用和優點，都不足以單獨解釋睡眠的完全必要性。最近有些研究，鎖定在腦細胞能源續補的方向上，例如腦細胞的能源使用過程中，一種核心化學物資 adenosine （腺苷）的回收上。他們或許有機會可以找到答案，不過離完成還有一段距離。

 一般日常經驗告訴我們，有兩件事情會產生睡意：一是晝夜的循環，也就是所謂的「Circadian Cycle」（請參考我的另外一篇部落格文章：「生理時鐘」 http://dison-kuo.blogspot.com/2013/12/blog-post_45.html ）。更重要的，則是從上一次起床到目前的清醒時間。這個時間越長，睡意越強。至於是大腦的那一個位置、那一個生理活動、或是那一個化學物質的濃度、在主管這個睡意的強弱？它又如何隨著清醒時間的長短來變化呢？科學界仍然在研究當中。

 科學界在研究睡眠上，使用最多的工具是腦波圖（Electroencephalogram 簡稱EEG）。從腦波圖，睡眠可以被分成四種時期：「快速動眼期」（Rapid-eye Movement簡稱REM）、和三個不同的「非快速動眼期」（簡稱non-REM）。典型的睡眠是從「非快速動眼第一期」開始，然後轉變到「非快速動眼第二期」，再轉變到「非快速動眼第三期」，最後轉變到「快速動眼期」，完成一個週期，再從「非快速動眼一期」開始另外一個週期。通常一個晚上會有四到五個週期，每個週期大約90分鐘。

 
那三個「非快速動眼期」被研究人員認為彼此性質類似，主要是深度上的差異。但是「快速動眼期」則屬於很不相同的性質。有趣的是：在比較前面的週期裡，「非快速動眼期」所佔的比例相當高，可是越到後面的週期，「快速動眼期」所佔的比例就越來越高。這個現象，促使科學家懷疑「非快速動眼期」與「快速動眼期」是否有因果關係？至目前研究的結果，顯示出：「清醒」會導致對「非快速動眼期睡眠」的需求，而「非快速動眼期睡眠」則會導致對「快速動眼期睡眠」的需求。

 大腦的主要思維區域，是大腦的皮質區，特別是前半部的皮質區。要保持意識的清醒，大腦深部及腦幹這些比較原始基本部份的幾個神經核（包括 basal forebrain, lateral hypothalamus, raphe nuclei, locus coeruleus, 以及 tuberomammillary neurons），必須不斷地傳送刺激訊號至大腦的皮質區。在要進入「非快速動眼期睡眠」時，一個叫做ventrolateral preoptic nucleus的神經核，會送抑制訊號到上述的幾個神經核，把它們逐漸關掉。（同時，另外一個叫做thalamic reticular nucleus的神經核，會去抑制大腦其他部分送資訊到大腦皮質的一些衢道。）到了「非快速動眼期睡眠」的第三期，這些刺激訊號大都被關閉了，而大腦前半部的皮質區也真正進入低活動的「休息」狀態。「休息」了一陣子，大腦會經過「非快速動眼期」的第二期及第一期，或直接就轉變到「快速動眼期」。此時大腦的其他部分，會逐漸恢復對大腦皮質區的刺激與傳訊，但是大腦對外部肌肉的控制通路會被關閉，只剩下少數像對眼部肌肉的控制，此期間「快速動眼」的現象，便是因此而來。

 近年來的研究，發現睡眠在記憶上扮演了一個很重要的角色。這並不是因為「睡眠不足，精神不佳，對資訊的接收不良」而導致的記憶不良，那是另外一回事。重要的是：在清醒時接受到的資訊，會暫時存在 hippocampus 及 amygdala 附近的短期記憶區。而在當晚「非快速動眼期」的第三期，它們會把一些比較重要的資訊，〝教〞給大腦皮質裡的長期記憶區。科學家在動物身實驗中，很清楚地觀察到這個「教」的過程，並且發現 hippocampus 把資訊〝告訴〞大腦皮質的速率，比資訊的真實發生速率要快十倍以上。

 上面這個將資訊從短期記憶區轉存到長期記憶區的過程，被叫做「memory consolidation」（記憶強化），另外一個重要的記憶處理過程，是將新資訊整理進原有的記憶資料裡，甚至從新、舊資訊之間，歸納出更多的智慧。這個過程被叫做「memory integration」」（記憶整合）。至目前的研究，顯示出這個記憶整合過程似乎大部分在「快速動眼期」完成。另外有一類特殊的記憶資訊被「non-declarative memory」（非可陳述性的記憶資訊），是像騎自行車，溜冰、滑雪那樣的技能。它們在大腦裡的記憶儲存過程不太一樣，至於它們的記憶強化是發生在那一個睡眠期間呢？目前資料並不多，還待更多的研究來確認。

 綜合上面兩個段落，在考試前與其開夜車抱佛腳，還不如平時就好好學習、好好睡覺。另外有趣的是：在「非快速動眼期」所發生的「記憶強化」過程，當事人完全不知覺它的發生。

 我們常說的「夢魘」，其實有兩種：一種是可以被喚醒，而且當事人記得做過有關的夢。這種「夢魘」通常發生在「快速動眼期」，而其原因比較單純是當時大腦對外部肌肉的控制通路沒有被關妥。  另外一種比較容易發生在小孩及少年身上的「夢魘」，當事人不容易被喚醒，而且當事人經常事後並不知情。這種「夢魘」通常發生在「快速動眼期」，而其原因則是比較複雜的睡眠過程異常。一般人所說的「夢遊」，和這第二種「夢魘」的病理類似。

 「做夢」是醒來之後還記得的大腦經驗，通常是當事人從「快速動眼期」被吵醒或自動醒來之前大腦活動的殘跡。（如果是從「非快速動眼期」被吵醒，當事人通常不會有做夢的記憶。） 在「快速動眼期」裡，大腦的其他區域會對大腦皮質逐漸恢復刺激與連繫，而大腦皮質也會試圖去詮釋這些刺激與資訊，因而產生夢的內容。但是一方面這些刺激與連繫還不若清醒時那麼正常與規律，另一方面，那時大腦與外界運動、感官的通路大部分是被切斷的，大腦皮質得不到現實環境的回饋，所以其詮釋經常會天馬行空。在這兩個因素之下，夢的內容不一定反應了當事人的心理缺陷或疾病。因此佛洛依德那套「夢的解析」理論，可以束之高閣了。

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