感觉每天睡不够?睡啥睡起来嗨 有人想让你少睡点

2018年02月28日 06:35 次阅读 稿源:网易科学人 条评论

工作、交友、锻炼、育儿、进餐以及阅读,人们每天似乎都有做不完的事情。为了更充实地生活,我们许多人不得不占用额外的睡眠时间,并在第二天为此付出高昂代价。然而,对美好生活的渴望导致许多人大幅减少睡眠时间,有些甚至数日无眠。

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难怪有许多人将睡眠视为一种普遍性疾病,它剥夺了人类1/3意识清醒的生命时间,而寻求治愈这种疾病的努力往往会得到非常慷慨的资助。这是睡眠研究者的“圣杯”,现在他们可能正在接近这个目标。

正如大多数人类行为一样,我们很难将文化习惯以及生理需求彻底分开。在柔软的床上,孤身一人或与爱人睡上8个小时,实际上不再是人类的典型行为。在传统社会中,睡眠模式正变得零碎不堪,而社会活动会贯穿整个晚上。当有趣的事情发生时,群组成员就会醒来,有时他们甚至会在谈话中睡着,这已经成为一种退出争论的礼貌方式。睡眠是普遍存在的行为,但我们完成它的方式却多种多样。

不同物种的睡眠行为也有很大差异。食草动物的睡眠时间要比食肉动物少得多,比如大象需要4个小时的睡眠,而狮子的睡眠时间长达20个小时,这或许是因为后者比前者需要更长的时间来寻找食物,并且需要更多时候保持警惕。作为杂食动物,人类会在两种睡眠取向之间摇摆。生理节奏(身体主时钟)允许我们预测每天的环境周期,并安排我们的器官在某种时间轴上的功能,这样它们就不会互相干扰。

我们的内在生物钟基于一种化学振荡,这是一种细胞层面的反馈回路,它需要24小时才能完成,并且由我们眼睛后面的脑细胞(在我们视神经交汇点附近)监控。即使是在没有光线或时钟的洞穴深处,我们的身体也保持着大约24小时的日常周期表。这种孤立的状态被称为“自由运行”,我们知道它是从内部驱动的,所以我们的生物钟运行得有点儿慢。

如果没有光线重置生物钟,我们每天会迟醒几分钟。这是在每个已知多细胞生物中发现的、根深蒂固的循环机制,就像地球自转和相应的昼夜周期那样不可避免。

人的睡眠包括几个90分钟长的大脑活动周期。在清醒的人体内,脑电图(EEG)读数是非常复杂的。但随着睡眠的开始,脑波会变慢,通过第一阶段(放松)和第二阶段(轻度睡眠),进入到第三阶段和慢波深度睡眠状态。在这个恢复阶段之后,大脑会进入快速眼动(REM)睡眠状态,它在很多方面都与清醒的大脑相似。从这个阶段醒来,睡眠者可能会有做梦的感受。

睡眠剥夺研究最宝贵的成果之一就是发现了明显的个体差异:有些人在不眠之夜后表现得更好,有些人则陷入无与伦比的痛苦之中。这种差异相当明显,而且似乎依赖于某些神经递质受体编码的基因变体,由此开启了一种可能性,即很快人们就可能依据自己的基因类型定制兴奋剂的种类和剂量。在千禧年之后,每24小时中就有1/3被消耗在睡眠中被认为是不可思议的,并且没有必要。就像避孕药将生殖与性分离开来那样,科学家们似乎准备用人造兴奋剂将我们从动物王国的古老需求中解放出来。

任何对困倦的治疗都必须针对大脑的前额皮质。大脑的执行功能特别容易受到睡眠不足的影响,缺乏睡眠的人更容易去冒险,也不太可能做出新奇的或富有想象力的决定,或者计划合理的行动过程。科学家们推测,Modafinil和Armodafinil等兴奋剂可重新激活这些区域,并能有效对抗睡眠缺失带来的负面影响。

在连续60个小时的清醒过程中,每隔8小时就注射400毫克的Modafinil,可以帮助人恢复正常精力,继续执行枯燥或创意十足的复杂任务。它避免了伴随睡眠而来的冒险倾向,同时帮助陈述性记忆(事实或个人经历)和非陈述性记忆(学习技能或无意识联想)恢复正常。这给人留下深刻印象,它与20毫克右苯丙胺或600毫克咖啡因的恢复效果大致相同(相当于6杯咖啡)。虽然咖啡因的半衰期较短,而且必须每隔4个小时服用一次,但它的优点是无处不在,而且相对便宜。

对于任何为了完成论文而通宵狂饮能量饮料的大学生来说,兴奋剂能使他们的工作更有针对性、更专注,这一点也不令人感到奇怪。而对于服用安非他命的人来说,一个更具挑战性的测试是如何成功地接听祖母打来的电话。要设计出既能让人集中注意力又不会产生负面效应的兴奋剂是非常困难的。也就是说,它不能让人失去与更广泛环境相关联的能力,并可做出微妙的、符合社会规范的决定。

易怒和急躁会影响团队的活力和社交技能,但在药物研究中,这些细微差别通常被忽略,因为它们通常被视为不可靠的自我报告数据。这些问题在早期以药物为基础的减少睡眠的方法中被忽视了,它们是在政府机构——加拿大国防研究和发展中心设计一种巧妙的实验范式中发现的。

1996年,国防心理学家马丁·泰勒(Martin Taylor)对志愿者进行了配对,并给了2人团队中每人一张地图。其中一幅地图上标出了一条路线,任务是向同伴精确地描述它,以便后者能在地图上复制路线。与此同时,研究人员也在听取他们的口头对话。对照组的志愿者们经常会在地图上标出一个地标,比如:“你看到广场西边的公园了吗?”

而服用兴奋剂Modafinil的志愿者忽略了这些反馈请求,而是提供了一些不太礼貌、不够委婉的指示,比如:“在环形交叉路口往西走,然后在公园左转。”他们的对话较短,他们制作的地图也比对照组的志愿者更加粗糙。更重要的是,Modafinil会导致服用者高估自己的表现:那些服用者不仅表现得更糟,而且也不太可能注意到他们的表现。

在减少睡眠的研究中,兴奋剂被证明是令人感到失望的,原因是我们仍然未能真正理解为什么人类要睡觉。100多年的睡眠剥夺研究证实了一个事实,即睡眠不足会让人昏昏欲睡。反应迟钝,信息处理能力降低,无法持续保持注意力都是睡意来袭的表现,但是最可靠的指标是入睡时间缩短,或者躺在黑暗的房间里睡得更快。毕竟,睡眠的主要功能是让人在白天保持清醒。

由于兴奋剂未能成为睡眠的生物替代品,“睡眠革新者”的新口号是“提高效率”,这意味着实际上减少了完整睡眠功能所需的时间。美国军方研究机构——美国国防高级研究计划局(DARPA)致力于将整晚的睡眠时间压缩到更短的时间内,包括采取强迫睡眠手段,并将睡眠集中在最佳恢复性阶段。现役军人需要认知和生理功能发挥到最佳以执行任务,即使他们在24小时周期中只睡几个小时。

马里兰州沃尔特里德陆军研究所下属军事精神病学和神经科学中心心理学家南希·韦森斯坦(Nancy Wesensten)承接的任务是,找到维持士兵长时间行动的方法,以抵抗急性或慢性睡眠剥夺造成的影响。韦森斯坦认为,个人睡眠应该被视为一种重要的资源,就像食物和燃料那样。与海军陆战队一起,韦森斯坦并不是要创造始终能保持清醒的超级战士,她甚至不认为自己能提高研究对象的表现,因为这些人已经是精英中的精英。每个人最终都要睡觉,但战场要求士兵们在特定时间内保持清醒和警惕。

美国陆军和空军在使用兴奋剂方面有着悠久的历史,他们在24小时飞行中率先使用Modafinil和右旋安非他命,但海军陆战队通常不会接受任何药理干预。除了韦森斯坦,DARPA研究伙伴、Advanced Brain Monitoring (ABM)联合创始人克里斯·贝尔卡(Chris Berka)也称,她对兴奋剂的使用持谨慎态度。贝尔卡表示:“通常新的兴奋剂被发现时,它的效果会很好,能引起很多人的兴趣,但此后你会听到很少关于它们的信息,因为它有其局限性。”

许多失败的空军任务已经引起人们的关注,比如安非他命可能引起妄想症的危险。1992年,在空军对安非他命下达禁用令不到10年之后,“暴走丸”(go pills)在阿富汗战争中悄然兴起,支持飞行员进行长时间的战斗。

2002年4月17日,曾受训成为顶级枪械战斗机飞行员的哈里·施密特(Harry Schmidt)少校驾驶一架F-16战斗机在坎大哈上空飞行。加拿大士兵正在下面进行一场演习,控制人员告诉施密特不要开火。然而,施密特确信自己受到攻击,速度失控的他予以反击,并杀死了4名加拿大士兵。这起误伤友军事件导致施密特在军事法庭上受审,但在媒体上,受审的却是药物。

从军是角度考虑,ABM公司曾开发名为Somneo Sleep Trainer的面罩,利用一两个小时的“窗口时间”在移动睡眠环境中进行战略性小憩。通过屏蔽环境噪音和视觉干扰,这个面罩在眼睛周围附带有加热元件,这主要基于面部变暖有助于让人们入睡的发现。面罩上还带有蓝光,随着你设定的闹钟时间临近,它会逐渐变亮,抑制睡眠荷尔蒙褪黑素,让你更快清醒过来。

理想状态下,睡眠周期(从慢波睡眠到快速眼动睡眠)为60到90分钟,但20分钟的小憩有助于士兵尽快进入第二阶段睡眠。Somneo的面罩想法是快速通过第一阶段的睡眠,这是个几乎没有内在好处的入门阶段,而第二阶段睡眠至少能恢复疲劳的肌肉,并让人保持警觉。

对于圣迭戈附近彭德尔顿军营的海军陆战队队员来说,4个小时以下的睡眠时间是基本训练和高级训练的严酷考验之一。作为塑造性格磨练的压力源,在经历了一整夜的无眠痛苦之后,这是一项个人耐力测试。但正如韦森斯坦所指出的,它与其他目标背道而驰,比如学习如何安全地处理枪支,然后在一个月的时间内记住这些信息。

贝尔卡也同意这个观点。她解释说:“我们已经证明了慢性睡眠剥夺的累积效应,它会对学习和记忆产生影响。”在ABM将大脑监控设备带进营地进行了28天的测试之后,贝卡尔说:“这种剥夺睡眠训练影响了我们训练士兵新技能的努力,指挥官承认这一点很重要。为数十名学员配备夜视镜,训练他们分辨敌友,这都不便宜。”

Somneo面罩只是众多试图保持士兵头脑清醒的尝试之一。另一项倡议涉及开发膳食补充。Omega-3脂肪酸(如鱼油中发现的脂肪酸)能在48小时内让人保持不睡觉的状态,同时也能增强注意力和学习能力,而海军陆战队可以期待看到更多的营养补品进入定量供应。目前的问题是,阻止短期睡眠不足症状的措施是否也能防止其长期影响。

诸多研究显示,多年的睡眠不足会使我们变胖、生病甚至变得愚蠢。越来越多的疾病被认为与昼夜节律紊乱有关,这是一种危险因素。Somneo面罩和膳食补品(换句话说,黑暗和饮食)是练习“睡眠卫生”的方法,或者是优化健康睡眠的行为。在不眠之夜之后,它们都有助于人们达到8个小时令人满意的睡眠效果。但“增强人类”的支持者并不满足于这种常态,总有些技术先驱们会不遗余力地摆脱对睡眠的需求。

纽约企业家查尔斯·费舍尔(Charles ' Chip ' Fisher)坐在摆满书籍的书架前,双手合十,准备将自己的产品推销到互联网上。在他面前经过抛光的深色木桌上摆着一款装置,由一个提供电流给两个海绵黄色球体的电源组成。为了开始在线教学视频,费舍尔在一杯水里蘸着海绵,然后把海绵放在他的鬓角下面。装置启动后,当脉冲穿透他的头骨到大脑的前额皮质区域时,费舍尔平静地眨了眨眼睛。费舍尔的设备已经于1991年通过食品和药物管理局(FDA)的批准,它在治疗失眠和其他疾病方面效果惊人。在对抗睡眠的战争中,它也是一种新型武器装备。

费舍尔是纽约麦迪逊大道费舍尔-华莱士实验室的总裁,消费电子行业也非常熟悉费舍尔的家族。因为在真空管的“黄金时代”,他父亲的公司推出了无所不在的Fisher Radio接收器。他的音高包含了深夜电视广告的所有特征——客户推荐、退款保证、来自CBS电视台的片段,各种情绪上的争论可能会影响理性主义者的购买行为。

费舍尔获得了美国麻省理工学院电气工程师索尔(Saul)和伯纳德·利斯(Bernard Liss)兄弟的专利,即经颅刺激装置。他认为身体是一种材料的集合体,有些材料导电性更强,另一些则绝缘。费舍尔解释称:“要想穿透骨头和头颅意味着,我们需要更高的载流频率,即15000赫兹频率。我们花了8到12年的时间才得出这些结论,身体受频在0到40hz之间。”那些寻求治疗失眠的人是费舍尔增长最快、最大的目标,患有难治性失眠症的人会尝试任何事情来获得睡眠。

经颅直流电刺激(tDCS)在提高睡眠效率和认知增强方面是一项很有前途的技术。通过颅骨最薄的部分,交流电对背外侧前额叶皮层的作用几乎和电痉挛疗法(ECT)一样神奇。ECT也被称为“休克疗法”,它因过度使用而声名狼藉,这在肯·凯西(Ken Kesey)的小说《飞跃疯人院》(One Flew Over the Cuckoo’s Nest,1962年)和1975年改编电影中得到了集中体现,但它在减轻严重抑郁症方面却出奇地有效。

我们并未真正理解为什么会这样,即使在今天的更温和、更有针对性的ECT治疗中,副作用也使它成为药物治疗之外的最后手段。与ECT不同的是,tDCS使用非常温和的电荷,不足以直接导致神经元放电,而是刚好能稍微改变它们的极化程度,降低其放电阈值。

发际线上方(与太阳穴相一致)的头皮处安有电极,它们会发出轻微的、短暂的刺痛感,之后就不会有任何不适的感觉。美国空军研究实验室下属人类效能局的安迪·麦金利(Andy McKinley)表示:“我们用那种刺痛的感觉来创造虚假范式。控制对象只接受几秒钟的刺激,不足以产生任何认知效果,但足以让他们在皮肤上产生同样的感觉。”

在进行了半个小时的真实治疗后,受试者精力充沛、精力集中、十分清醒。他们会以双倍的速度学习视觉搜索技能,而他们随后的睡眠会更沉,有更短的清醒时间和更长的深度睡眠。哥伦比亚大学内科和外科学院精神病学教授理查德·布朗(Richard Brown)认为,为了对抗失眠,这种疗法适合在两周时间里每天使用。这种机制可能存在抗焦虑作用,熟悉Xanax或Valium的患者描述他们接受tDCS治疗的效果,称就像服用药物那样让头脑清醒。

它们对大脑的负面影响尚未被观察到,美国食品及药物管理局已经批准了部分设备,如Fisher Wallace刺激器,用于无人监管的家庭使用,但长期效果仍然未知。神经学家索罗什·扎吉(Soroush Zaghi)和他在哈佛医学院的团队正在研究如何准确地实现这些临床结果。一旦取得进展,潜在的危险就会更容易被找到。

使用一种稍微不同的技术——经颅磁刺激(TMS),杜克大学神经科学家已经能够引起慢波振荡,这是我们在深度睡眠中看到的每秒一次的大脑活动涟漪。在头皮顶部的中心区域,缓慢的脉冲到达产生慢波睡眠的神经区域,然后传播到大脑的其余部分。虽然Somneo面罩的设计目的是让佩戴者更快进入一种浅睡眠状态,但TMS设备可能会在开关打开过程中直接引导我们进入深度睡眠。

完全控制我们的睡眠周期可以使慢波睡眠和快速眼动睡眠时间最大化,确保在睡眠时间减半的同时,身体和精神上都能获得最大好处。你的4小时睡眠感觉就像别人睡了8个小时。想象一下,这可以让你每周多读一本书,时间很快就会积少成多。

问题是,这种想法的怪异之处是否会阻止我们接受它。如果社会拒绝睡眠减少现象,它就不是一个生物学问题,而是文化挑战。反对睡眠的战争与关于“人类增强”的争论有着不可分割的联系,因为8小时的睡眠的确可以充当终极增强认知剂,而嗜睡和缺乏精神专注是难以区分的,而且许多基于药物的认知增强剂在市场上的作用是对抗上述两个问题的。

如果睡眠中发生的恢复功能也能在我们醒着的时候发挥作用,那就太好了!我们需要关闭有意识的自我来进行日常维护,其中一个原因是我们的视觉系统非常贪婪。葡萄糖代谢是一种零和游戏,功能性核磁共振成像研究显示,在睡眠过程中,葡萄糖代谢有完全不同的模式,在活动状态或睡眠状态中都有不同的区域激活。

一旦我们闭上眼睛睡觉,大部分可用的能量就会释放出来。正如大多数飞机必须停飞以补充燃料一样,我们必须在睡觉的时候恢复我们大脑功能,为第二天做好准备。一项激进的睡眠技术将允许类似的“空中加油”,它延长了单个航班(白天清醒时间)的范围。

这种尝试很可能会遭遇来自一种文化的强烈抵制,这种文化认为“自然才是最优的”。人们对正常情况的看法决定了什么样的人类表现提高是医学上可以接受的,而伦理审查委员会对离开正常范围的东西相当谨慎。不过没关系,这些钟形曲线在历史上已经发生了根本性变化。如果要保持自然睡眠模式,在5月份航行的船只可以利用人造光将所有的室内环境都变成永久的下午。

从任何意义上说,我们当代的睡眠习惯都不是自然的,祖先的睡眠模式将很难融入现代生活。在20世纪90年代,马里兰州国家心理健康研究所的精神病学家托马斯·威赫(Thomas Wehr)曾进行自然光照试验,并观察到志愿者复杂的睡眠节奏。黄昏时分入睡,黎明时分醒来,志愿者们在半夜里经历了一不愿小憩的现象,即两个小时的安静、冥想休息时间,在此期间催乳素水平急剧上升。

这个发现得到了前工业化时代历史记录的支持:早期现代英国家庭观察到“第一睡眠”和“第二睡眠”,中间的时间用于祈祷或与家庭成员进行社交。由于平民社会的做法更为保守,因此人类增强正在受到军事需求的推动,至少在美国如此。像美国空军的人类效能理事会这样的专门部门,正试图让人类更擅长以自然的方式去做些什么。

现在整个社会都在努力理解和减少我们的睡眠需要,并为大脑提供更强动力。在睡眠中的每个小时,我们不需要去工作、寻找伴侣,也不用教导我们的孩子。如果睡眠没有重要的适应功能来支付其惊人的机会成本,那么它可能是“进化过程中最严重的错误”,这是芝加哥大学先驱睡眠研究员、精神病学教授艾伦·瑞克特沙芬(Allan Rechtschaffen)的观点。

在上世纪90年代的获奖作品《西班牙乞丐》(Beggars)三部曲中,美国科幻作家南希·克雷斯(Nancy Kress)设想了这样一个世界:基因改造成为常态。其中一种“基因模型”是由实验室里的天才儿童泡制的,它可以消除睡眠,甚至还能阻止科幻小说中描述的那些可怕副作用,让那些幸运的“无眠者”获得更高的智商和情商。相反,其副作用是社会性的,技术分布的不均成为社会分裂的基础。在这种社会分裂中,被生产的精英统治着依赖睡眠的大多数人。

克雷斯预见到了我们这个新兴时代的道德影响,宾夕法尼亚大学的神经学家罗伊·汉密尔顿(Roy Hamilton)将其命名为“美容神经科学”,或者根据现代人的需求定制我们的古老大脑。

如tDCS这样的技术已被证明安全,且应该普及使用,它们代表了延长人类寿命的另一种方式,可以延长我们的意识清醒的寿命高达50%。很多人珍惜我们花在床上的时间,但是我们不能有意识地体验我们的大多数睡眠时间。如果能够减少睡眠时间而又不会造成额外的疲劳,大概除了那些空闲而又新奇的夜间时光,我们可能很少注意到两者的差异。

寿命统计数据经常会因人们患病致残的时间而做出调整,但他们很少考虑到最终的虚弱状态,即缺乏意识。现在,以150%的效率去生活可能就在我们的掌握之中,可是我们有足够的勇气选择它吗?

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