睡眠的原理和运作（二）

从上一章里，我们已经了解到了，睡眠对我们在自然界的生存竞争提供了很大的作用。睡眠是我们身心健康的保证和基础。通过睡眠，我们的身心得以整顿和修复，我们大脑得以清洗，免疫系统得到了平衡和增强，我们的身心可以以更好的状态迎接接下来的挑战。那么在这一章，我们将主要讨论和介绍睡眠的运作原理和方式。通过了解科学的睡眠研究和知识，将有助于我们加深对睡眠规律的理解，并让我们能更好的去适应和调整，以提高自己的睡眠质量。

睡眠的原理

我们知道几乎所有生物体内都有“生物钟”，这说明它是一种古老的生物演化现象。这种生物体内的无形“时钟”，是生命活动的内在节律性。生物钟接近24小时，与地球自转相一致。研究发现，生物活动与地球自转相匹配，也许可以节省能量、或提高效率。蓝绿藻有昼夜节律，把正常的蓝绿藻与生物钟周期异常的细菌在一起长期培养，发现最后生物钟正常的细菌占了绝大多数，由此可见生物钟对生物体有利。

人的睡眠-昼夜节律（circadian rhythm）也受生物钟的管理和控制。生物钟24小时调节着我们的多个内部系统，包括睡眠和饮食习惯、激素的分泌、体温、灵敏度、情绪和消化。因为生物钟控制着人体重要的生命活动，它一旦“失灵”的话，人就会容易生病。如果人们不按生物钟作息、生活和工作时，工作效率会很低，还有可能导致肥胖、糖尿病、高血压、抑郁症和肿瘤等其他复杂疾病。长期的熬夜会引发我们的生物钟紊乱，可引发身体增重、超重，抑制免疫力，诱发糖尿病、心脑血管疾病等。科学研究发现，三班倒的职业人群患2型糖尿病的几率比普通人群高。经常熬夜，就会造成我们的生物钟紊乱，导致睡眠障碍、饮食不振等问题。尤其是凌晨时间段，人体的血液流速会变慢，容易产生血栓。如果经常熬夜，就会诱发心脑血管疾病。

人一天的生命活动受到生物钟的主宰。如下图：

生物钟本身是自我维持的机制，但也受外界环境的影响。外界影响因素中最主要的就是日光，此外还包括温度、进食时间等。所以，人的睡眠也同样受到内部节律和外部环境的双重影响。只要在黑暗的环境中待得足够长，我们的身体就会产生睡意。但是，一旦长时间未睡，自我平衡得睡眠压力也会令我们产生睡眠需求。这时内部节律发挥了调节器的作用，即使晴空万里，人也会需要入睡。

那么睡意是如何产生的？腺苷，是一种具有抑制功能的神经传导物质，被称为“睡眠驱动力”。根据普遍研究认为，困意与腺苷分子的不断积累有关。喝咖啡因类饮品可以提神的原因就是，咖啡因和腺苷受体结合后，等于阻止了腺苷和受体的正常结合，这样大脑就接收不到疲惫物质传递来的信号，也就不会觉得累了。然而根据中科院和北大联合研究，并发表在《科学》杂志上的论文指出，大脑基底前脑区的谷氨酸能神经元在清醒到积累睡意的过程中，扮演着重要的角色。这些神经元既维持和促进了觉醒，又通过刺激腺苷释放导致了困意增加，从而形成从觉醒到睡眠的转换。除此之外，人体能源物质的缺乏（如肌糖原、肝糖原等）、能够导致疲劳的物质堆积（如乳酸、丙酮酸等）和大脑皮层的保护性抑制等也都会造成疲劳犯困的出现。

生物钟本身会通过多种分泌物质来调节人的清醒和睡眠规律，包括褪黑素、血清素和多巴胺等。其中最为人熟悉的就是褪黑素。当夜晚来临时候，褪黑素就会大量分泌，帮助我们产生睡意。褪黑素在改善睡眠障碍、情绪障碍以及增强学习和记忆等方面发挥着积极作用。褪黑素还具有抗氧化、抗炎、抗凋亡和抑制自噬的作用，它保护着我们身体的细胞。每吸一口烟最少会产生将近十万个自由基，进而大大的导致癌症发生的概率。而褪黑素则是一种脂溶性的自由基清除剂，因为它可以穿过所有的生物屏障，对中枢神经和细胞起到保护作用。

但是，随着科技的进步，生物钟和褪黑素夜晚的分泌却受到了极大的干扰。人体对蓝光特别敏感，日光中也充满着蓝光。白天的蓝光对人体是有益的，因为它能帮助人体设置生物钟，抑制褪黑素分泌，提高人的灵敏度和各方面表现。但是天黑后，蓝光就成了一种不良光线。如果入夜后违背昼夜节律使用一些电子产品，蓝光灯，就会引发各种健康问题。它妨碍了褪黑素的分泌，并推迟了我们的生物钟。现代社会，除了电子设备，飞机的出现也成为了生物钟紊乱一大原因。特别是当我们需要长途夸时区飞行时，我们的体内的生物钟无法短时间调整和适应，从而会造成睡眠、大脑反应、饮食、免疫系统等一系列问题。

睡眠的运作

昼夜节律受生物钟的影响控制着人一天的睡眠和清醒状态。生物钟与光线和温度等外部因素相配合，调节着人体的作息规律。当夜晚来临时，光线与温度下降，刺激我们体内褪黑素的分泌，环境温度让我们的体表温度也下降。当体表温度与体内温度的温差缩小时，就相当于打开了睡眠的开关。

按照作息规律，22点左右可以准备睡眠的活动。因为从这个点开始，我们身体的大部分生理机能都开始处于低潮，身体开始疲惫。身体会在凌晨1点以后进入深睡期，接着会在凌晨2~3点进入一个高效睡眠阶段，此时身体得到了极大的修复和排毒。在睡眠中，人体的温度持续下降，在凌晨太阳升起前，人体温度会降到“极点”。随着日光和环境温度的共同作用，人的体表温度开始转而上升。

当人体的温度在清晨降到低点时，相当打开了一个“开关”。这时人体停止分泌褪黑素，转而开始分泌血清素、肾上腺皮质激素等清醒激素，人体的机能开始慢慢苏醒。人的体温、呼吸、心率、血压等都会上升，让我们清醒，并伴有“晨峰现象”。大概在7点左右，随着人体肾上腺皮质激素分泌达到顶峰，人的免疫系统此时达到了最强的状态。在8点，人体各激素分泌旺盛，此时记忆和工作效率最高。一直到中午12点前，人体的状态都是精力充沛的，所以上午可以说是我们一天中状态最好的阶段。在这个阶段，我们更适合处理困难和复杂的活动。

根据生物节律，人体在下午2~3点时往往会睡意朦胧，所以会出现午后倦怠。而当我们午餐吃得很饱之后，大脑食欲素会极大降低，午后精神更加容易困倦。此时，如果能够进行一会儿小憩，会对我们的身体和精神状态有益。身体的状态会在15点以后有所上升，并在18点左右达到高峰。此时，人体的血压也是一天中最高的时候，其实这个时候不适合做剧烈的运动。当夜幕和低温开始降临，人的身体又进入一个入眠休息的阶段。

但有趣的是，有研究学者提出了“睡眠禁区”的理论，即在入睡前2小时，反而是最难入睡的阶段。研究指出，其实人体的清醒和睡眠系统一直在竞争。如果没有维持人体清醒的系统，人就不可能一直保持长达16小时左右的清醒。在体内睡眠分泌物质累积的同时，清醒系统的分泌物质也同时在增强。所以我们会感觉在入睡前2小时反而是非常清醒和没有困意的。因此，我们也很难随意的调整自己的睡眠规律。比如我们想临时提前一个小时睡觉，这往往是很难做到的。但当“睡眠禁区”过了之后，清醒系统的效用会立即减弱，我们忽然感到非常想睡觉。此时，就是最好的入眠时机。

睡眠的阶段

当我们入睡后，就进入了睡眠周期。睡眠周期一般被认为长达90~120分钟。如果我们睡了8个小时左右，那意味着我们一晚上会经历4~5个睡眠周期。临床上一般认为，一个睡眠周期包括5个睡眠阶段组成。总得来说，我们可以把这5个阶段分为“非REM睡眠”和“REM睡眠”阶段（如下图）。REM的意思为快速眼动期，在这个阶段人通常多梦。有研究者认为，REM睡眠其实是为了人清醒做准备，所以从整体上来看，REM睡眠在整个周期中变得越来越长，在清醒前会达到最长时间。而非REM睡眠阶段则在整个晚上会变得越来越短，它在刚开始的第一个周期是最深最长的。

睡眠周期的5个阶段为：第一阶段-入睡期；第二阶段-浅睡期；第三阶段-熟睡期；第四阶段深睡期，然后是REM阶段（如下图）。简单来说，人入睡后就进入了从浅睡阶段到深睡眠再到REM期的循环中，直到醒来。

第一阶段（入睡期）：这个阶段占睡眠周期的5%～10%。此时，人会感到昏昏欲睡，很容易入睡也很容易醒，眼睛、肌肉活动都很慢。这时候，外部环境的干扰都可能把人吵醒。

第二阶段（潜睡期）：这个阶段约占整个睡眠时间的45～55%。从这个阶段，人体开始正式进入睡眠，此时大脑活动变慢，眼动停止，呼吸平缓，心率和体温开始降低。这时候仍然容易被吵醒。大脑在这阶段开始整合信息，并可以提高运动技能的表现。

第三、四阶段（深度睡眠期）：熟睡期和深睡期均属于深度睡眠阶段，约占整个睡眠时间的15～25%。此时人不易被叫醒，如果被叫醒，往往在一段时间内站立不稳、东倒西歪。深度睡眠期非常重要，因为生理修复功能大多产生于这个阶段，比如生长激素分泌量的增加。美国睡眠专家迈克尔博士宣称，人体生长激素是一种能促进新细胞生长和组织的修复、让人体能在日常劳作后获得休整、让人恢复生机和活力的关键。进入深度睡眠后，人的心率、血压和呼吸均达到一天内的最低点，白天储存在器官里的血流开始流向肌肉，滋养和修复他们。睡眠质量好，其实就是说大脑比较容易进入深度睡眠阶段，且在此阶段时间较长。

REM阶段（快速眼动期）：快速眼动（REM）期约占整个睡眠时间的20%～25%。在这个阶段，人很容易被惊醒（但是我们通常不记得），身体无法动弹，眼球会呈现快速跳动的现象，似乎又进入了第一阶段的睡眠，但实际上进入了快速眼动（REM）期睡眠。绝大多数的梦都在这个阶段产生，因为大脑皮层在这个阶段处在活跃状态，这一阶段也被认为有益于开发创造力。

有研究指出，如果睡眠不足的情况下，大脑就会在较早的睡眠周期中插入快速眼动期。失去的睡眠无法再补回来，只能在之后进行补救和自我调整。因为在较早的睡眠周期中，深睡眠所占比重更大，而深度睡眠又是睡眠好坏的关键。所以，有学者提出睡眠质量取决去睡眠初期的90分钟，这段时间于是被有人称为睡眠黄金90分钟。也就是说，其实睡眠的长度并不能决定一个人睡眠质量根本的好坏。最重要的是我们是否能拥有高质量的深度睡眠，以及在最初的90分钟能够完成连贯、高效的睡眠周期。

最后，通过这些知识的学习，让我们了解了人体内居然存在着这么精密的机制来调控我们昼夜的活动。而这这些节律和机制又是和大自然运转的规律相一致和适应的。我们不应该随意去打破这些节律，正如牛津大学睡眠和昼夜节律神经科学研究所主任拉塞尔·福斯特教授在BBC的《生物钟之日》节目中所说：“人类真的是一个超级傲慢的物种。我们以为能够抛弃40亿年的进化，忽略根据昼夜循环得到 进化的这一事实。也许只有人类这一个物种，会妄图凌驾于自己的生物钟之上。而且，长期违背生物钟，将导致严重的健康问题。” 所以，我们应该尽量去适应内置的生物节律，因为它是我们在生存游戏中能够获胜的保证和关键。

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参考文章和书籍：

1. 《斯坦福高效睡眠法》- 西野精致
2. 《睡眠革命》-尼克
3. 饶毅万字长文解读诺奖：人体生物钟的秘密在这里；https://www.sohu.com/a/196677832_257489
4. 华裔科学家丁健明介绍生物钟对生命的影响；https://www.cas.cn/zt/jzt/kxhyzt/2004nqqhrswkxjdh/mryw/200407/t20040723_2664439.shtml
5. "生物钟"到底是什么？它是怎么知道一天有24小时的；https://www.kepuchina.cn/health/care/201810/t20181011_751706.shtml
6. 【新民周刊】神奇的睡眠开关找到了！；http://www.ion.ac.cn/xwen/mtsm/2019n/202009/t20200915_5696885.html
7. 超有用！这么吃就会电力持久不犯困？https://www.cdstm.cn/gallery/kxfdj/202205/t20220527_1069550.html
8. 咖啡为什么可以提神？；https://news.cctv.com/2021/12/10/ARTIuAT2GGCXuW6wTanfHTM5211210.shtml
9. 褪黑素；https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%A4%AA%E9%BB%91%E7%B4%A0
10. 吸烟超过十年的人，身体会有什么改变？看完沉默了；https://www.kunmingbc.com/lm/jk1/33011.shtml
11. 每个饭后犯困的人，都该反思是不是这7件事做错了；https://www.lifetimes.cn/article/43BZYw46ddl
12. 在饱食与犯困之间；https://www.shsmu.edu.cn/sri/info/1044/1170.htm
13. 人体24小时最佳活动时间表 踩对点健康一辈子；http://health.people.com.cn/n/2015/0602/c14739-27092194.html
14. 睡眠禁区——临睡前却不想睡；https://www.163.com/dy/article/HDF9T4K7055359FR.html
15. 睡眠的秘密，你了解多少？；https://www.philips.com.cn/c-w/apps/kol-index/kol-article-18.html