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认床的你也许拥有海豚般的睡眠

少儿编程网2019-07-09 10:55:22科普文章 人已围观 来源:科普中国

简介上周学姐遭遇了一场失眠,辗转反侧,难以安睡,因为是出差的第一天,学姐把这归结为俩字——认床!迷迷糊糊中学姐就想,认床到底有没有点科学道理呢?其实,在人类睡眠研究中,在新环境中睡不好,被认为是一种典型的睡眠障碍,被称为第一夜效应。这时,大脑会使一边半球比另一边更警醒,来值守周边的环境,一旦检测到不熟悉的外部信号,就立马唤醒睡着的人类。  说到这,学姐想到了海豚。睡着和醒着曾经被认为是两种相互排斥的状

上周学姐遭遇了一场失眠,辗转反侧,难以安睡,因为是出差的第一天,学姐把这归结为俩字——认床!迷迷糊糊中学姐就想,认床到底有没有点科学道理呢?其实,在人类睡眠研究中,在新环境中睡不好,被认为是一种典型的睡眠障碍,被称为第一夜效应。这时,大脑会使一边半球比另一边更警醒,来值守周边的环境,一旦检测到不熟悉的外部信号,就立马唤醒睡着的人类。

说到这,学姐想到了海豚。睡着和醒着曾经被认为是两种相互排斥的状态,不过,现在已经确定,水生哺乳动物、鸟类甚至可能爬行动物,可以在睡觉的时候睁着一只眼睛,相应地,控制它的那侧大脑半球是清醒的。鲸类动物、海豹和海牛的大脑单侧半球睡眠使它们在睡着的时候仍能游泳,并能浮上水面呼吸,从而不会溺水。比如海豚,似乎一刻都不停歇地在水中游动,其实,它们有着和人类相仿的作息时间。但是在睡觉的过程中海豚也会一直游动,而且睁一只眼,闭一只眼,保持警觉。科学家发现,海豚大脑的两个半球是交替睡眠的。当一边熟睡时,另一边处于清醒状态,过段时间,再两边交换,如此轮流值班和休息,当受到外界强烈刺激时,两个半球就会同时清醒,对外界情况做出迅速应对。

海牛在海底睡觉

这种演化对鸟类来说又有不一样的价值。在长距离的迁徙中,大脑单侧半球睡眠可以使鸟类在休息的过程中仍能向正确的方向飞行并保持警惕。有一个非常有趣的现象,当一群鸭子在池塘旁安顿下来过夜时,那些趴在外围边缘的鸭子更可能会把他们靠外的那只眼睛睁开并且看着外面,当然,相应的那侧大脑半球会是清醒的,而睡在鸭群中间的鸭子则可以安心地闭上两只眼睛。这样,在边缘守夜的鸭子就可以保护鸭群,至少不会在睡梦中就被天敌“一锅端”了。

鸭子睁开一只眼睛睡觉(图片来源:Durim Beqiraj)

那么人类会不会有类似的状态呢?美国布朗大学的Masako Tamaki和同事们就提出,第一夜效应会不会和某种类型的大脑两半球睡眠有关,会不会是一种能使人类在睡眠时一侧大脑半球保持警惕的保护机制。

首先,他们做了第一个实验,结合脑磁图(MEG)、结构核磁共振(MRI)以及多导睡眠图(PSG)等技术对睡眠中的大脑进行神经成像,研究期间的慢波活动(SWA)——唯一能反映睡眠深度的睡眠特征,包括哺乳动物和鸟类在内的跨物种局部睡眠研究也支持这一特征。实验发现,当被试在陌生的环境首次过夜时,左脑半球中的慢波活动要低于右脑半球,提示左脑半球在第一夜中的睡眠深度要比右脑半球浅,而在第二夜,左脑的睡眠深度恢复正常。并且,这种大脑两个半球间的不对称的睡眠深度发现于默认模式网络,这是一个联系多个脑区的网络系统,在人们走神、注意力分散时活跃,能让大脑在清醒的状态下获得休息。而不对称的程度则与入眠时间显著相关,也因此反映了入睡的困难程度。

那么,这种左脑较浅的睡眠是否和检测外部信号相关呢?Masako Tamaki和同事又做了第二个实验,他们重新招募了一些受试者,在受试者睡着的时候给他们听一些有频率标准的哔哔声,但其中夹杂一些不同音调的异常声音。结果实验表明,在第一天中,当异常声音出现时,左脑半球相对于右脑半球表现出更大的响应幅度,而在第二天,左脑半球的响应幅度下降,而右脑半球两天的反应数据并没有显著差异。因此,在第一夜效应时,左脑比右脑要更加警醒。并且,他们进而通过脑电图(EEG)频率的突然和短暂移位这一特征,发现在第一夜效应中,左脑半球的高警惕性也导致了更多的大脑唤醒。

这种警醒所起到的作用仅仅表现为大脑唤醒和睡眠中断吗?能否使人们对外部的异常刺激产生更快的行为反应呢?Masako Tamaki和同事又做了第三个实验,他们使用了实验二中相同的声音,更换了新的受试者,并要求受试者在睡觉中听到声音就敲击手指。结果发现,当声音从右耳(右耳与左脑相联)传入时,受试能更快地醒来,并且,从听到异常声音到醒来,第一天的速度要明显比第二天快。这些结果表明睡眠期间,更加警醒的左脑半球在检测到异常的外部刺激时可以更快的唤醒大脑,因此第一夜效应可以说是一种在陌生环境中表现出的生存保护机制。

“守夜”的技能在祖先的时代一定是非常实用的保命配置,可能在不断地演化、继承的过程中,就逐渐退化为第一夜效应了,也给人们带来认床的烦恼,所以,下次外出过夜时兴许可以尝试带上自己的枕头、贴身的衣物,营造一种仿佛在家的感觉,没准能骗过大脑呢!

参考文献

Tamaki et al., Night Watch in One Brain Hemisphere during Sleep Associated with the First-Night Effect in Humans, Current Biology (2016), http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.02.063

Dara S.Manoach et Robert Stickgold, Sleep: Keeping One Eye Open, Current Biology (2016), https://doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.041

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