睡眠才是人類最好、最安全的“健腦藥”

充足的睡眠有益健康，幾乎是一個常識。但很多現代人都無法擁有高質量睡眠。每年“世界睡眠日”我們都會讀到各種科普文章，下定決心好好睡覺，然后在余下的日子里繼續受睡眠困擾。

睡個好覺為什么這么難？來自牛津大學的神經科學教授羅素·福斯特在《絕佳時間》中分享了他的研究，用令人信服的科學事實展示了一天中的不同時間對我們的健康可能產生的驚人影響，提出順應生物鐘的“絕佳時間”，事半功倍收獲健康的理念。生物鐘科學不僅關乎睡眠，還影響著人類的認知能力、記憶力、免疫力、新陳代謝、精神疾病等。

本文節選自《絕佳時間》第九章，經出版社授權刊發，受篇幅限制較原文有刪節。

《絕佳時間：如何利用生物鐘活得更健康》，[英]羅素·福斯特 著，王岑卉 譯，未讀·生活家|海峽書局，2023年11月。

大腦如冷掉的麥片粥般稠密，我們對這個事實并不感興趣。

—— 艾倫·圖靈（Alan Turing）， 英國邏輯學家、數學家

阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）是天才與睡眠這兩個話題的教科書式人物。我經常在講座中舉他的例子，以說明有規律的長時間睡眠對智力有益。愛因斯坦每晚要睡10小時，然后度過井井有條的一天，結果提出了廣義相對論，獲得了諾貝爾物理學獎。通常我講到這里的時候，都會有人舉手發問：“那西班牙畫家薩爾瓦多·達利（Salvador Daíl）呢？他根本不睡覺。你總不能說他不是天才吧？”我的回答是：“說得好！”

據說，達利會坐在椅子上，一只手拿著一把鑰匙或勺子，正下方的地板上放一只金屬盤子。他睡著后手一松，鑰匙或勺子掉下來砸到盤子上，他就會被撞擊聲吵醒。達利覺得睡覺純屬浪費時間。對他來說，尤其是對他的藝術創作來說，事實可能如此，因為持續睡眠不足會誘發妄想癥，讓人產生幻覺，出現意識障礙。發作時，患者通常可以感知到生動的抽象畫面或聲音（也可能是氣味或味道）。

幻覺讓患者進入幻想的世界，達利聲稱自己的名畫《記憶的永恒》（The Persistence of Memory）中融化的鐘表就來自睡眠不足誘發的幻覺。與達利相反，愛因斯坦需要以批判性思維、鑒別性思維來理解宇宙的本質，睡眠有助于他清晰明了地認識現實。達利想要擁有超現實主義的宇宙觀，睡眠剝奪和意識障礙的扭曲透鏡讓他擁有了獨特的視角。

紀錄片《科學睡眠》（2006）畫面。

意識的定義相當寬泛，包括我們對自身獨特思想、記憶、感受、感覺和環境的覺察。從本質上來說，意識就是我們對自己和周遭世界的覺察。愛因斯坦和達利在意識層面是兩個極端，我們大多數人的意識都處于兩者中間。更確切地說，我們的意識在極大程度上受晝夜時間和睡眠及晝夜節律紊亂的影響。

認知能力在一天中會變化

“認知”這個詞使用相當廣泛（例如用在“你的認知能力”這個短語里），但人們對此知之甚少。就讓我們從這個詞的定義說起吧。 當然，認知對我們的意識頗有貢獻。認知指大腦運作的眾多過程，包括收集、理解、存儲信息并做出適當的反應。

許多情況下，我們的行為會借鑒記憶和過往經驗。認知有三個關鍵因素：一是注意力，也就是我們注意到環境中的關鍵特征并過濾掉“不相關”的信息；二是記憶力，它指我們存儲和檢索信息的能力，短期記憶最先形成，隨后“沉淀”為長期記憶；三是執行功能，它與大腦計劃、監控并控制復雜行為的能力有關，這些復雜行為是為了實現特定目標，或者完成特定任務。

總的來說，認知過程可以是有意識的，例如刻意解決某個問題；也可以是無意識的，例如大腦關注環境特征或利用記憶解決問題，而我們卻沒有意識到，直到解決方案以“靈光乍現”或“洞見”的形式突然浮現。

首先要說明的是，我們的整體認知能力（可以用一大堆不同的測試加以評估）在一天24小時內存在明顯變化。這種每日變化取決于晝夜節律系統、睡眠時型、睡眠需求與年齡等因素之間的相互作用。這些因素各自發揮了什么作用通常很難區分，但最終結果是確切無疑的：大多數成年人的認知能力在醒來后迅速提升，在中午前后達到高峰。

澳大利亞研究者德魯·道森（Drew Dawson）進行的一項著名研究顯示，在凌晨4點到6點，我們的認知能力比醉酒后出現認知障礙時還要糟糕。這種時間效應使得人們在清晨進行任何活動（尤其是駕車）都極為危險——要知道，酒駕已經違法了。但對青少年和青年人來說，這種認知能力在一天中的變化略有不同。

青少年和青年人的睡眠時型往往偏晚，認知能力通常在晚些時候上升并達到頂峰。它們平均推遲了兩個小時，在下午達到高峰。上述發現被用來論證“青少年（尤其是睡眠時型特別晚的青少年）的考試應安排在下午，而不是大清早”。

不過，種種發現也讓一個有趣的問題浮出水面：鑒于年齡對認知能力的影響，青少年的老師通常在上午認知能力最強，而那時青少年學生的警覺性卻差得多；到了下午，老師的認知能力會下降，學生的認知能力則會達到頂峰。這種不匹配現象導致大多數老師和學生無法取得最佳課堂體驗，除非老師的年紀特別輕，或者睡眠時型比較晚。

紀錄片《科學睡眠》（2006）畫面。

這一切都說明了一個問題：我們的認知能力并不固定，在一天之中會發生變化。更要緊的是，我們在生活中有時需要動用大腦能調動的全部認知資源。每個人都必須做出選擇，成年人可能更適合在上午做出選擇，而不是在傍晚。

說完了認知能力在一天中的變化，接下來我們把重點轉移到睡眠及晝夜節律紊亂對認知三大關鍵因素（注意力、記憶力和執行功能）的影響上來。

注意力與睡眠及晝夜節律紊亂

注意力特別容易受到睡眠不足的影響。1986年的切爾諾貝利核電站泄漏事故發生在凌晨1點23分，完全是人為失誤引起的。事后發現，操作人員在工作時睡眠嚴重不足，沒有意識到核電站即將面臨的災難。隨著時間的推移，睡眠不足會使我們的注意力、警覺性和“執行任務”的能力大大降低。

例如，連續一周每晚都能睡滿9個小時的人在隨后的研究期間沒有出現注意力下降的問題；連續一周每晚睡7個小時的人出現了5次注意力不集中；連續一周每晚睡5個小時的人出現了7次注意力不集中；連續一周每晚睡3個小時的人則出現了17次注意力不集中。上述發現表明，睡眠時間哪怕只比最佳睡眠時間略有減少，也會隨著時間推移導致注意力出現問題。

1986年“挑戰者號”航天飛機爆炸就是“難以集中注意力解決復雜問題”的典型案例。災難發生后的調查表明，夜班工作造成的累積性睡眠不足和睡眠剝奪（引起注意力不集中和執行功能受損）導致工作人員在航天飛機升空時誤判。

“埃克森·瓦爾迪茲號”油輪泄漏事故也是一系列類似問題導致的。阿拉斯加石油泄漏委員會1990年發布的最終報告指出，工作人員過度疲乏和長期睡眠不足是1989年“埃克森·瓦爾迪茲號”油輪在威廉王子灣擱淺的主要原因，這次擱淺導致了大規模的石油泄漏。

睡眠不足會嚴重影響需要持續保持警覺的簡單重復工作。多項研究表明，與執行較為復雜的任務相比，人們在執行單調任務時更常出現注意力不集中。這種警覺性降低可能源于不自覺的短暫“微睡眠”發作，也就是持續3到30秒的意識中斷。在此期間，當事者基本毫無反應，也意識不到自己經歷了微睡眠。

紀錄片《科學睡眠》（2006）畫面。

大腦的注意力機制與我們的警覺性密切相關，警覺性源于大腦分泌的興奮性神經遞質。警覺性是衡量大腦清醒程度的一大標準。通常情況下，晝夜節律系統在白天會讓大腦分泌更多興奮性神經遞質，為機體在一天中保持清醒提供越來越強的驅動力。與這種讓人保持清醒的晝夜節律驅動力相對的，是睡眠驅動力和逐漸累積的睡眠壓力，而睡眠壓力本身就會降低警覺性并促進睡眠。

正常情況下，上述兩種驅動力保持平衡，促使形成睡眠/覺醒周期。然而，失眠會增加睡眠壓力，使睡眠壓力不斷累積，“抵消”讓人保持清醒的晝夜節律驅動力，導致警覺性明顯下降。總而言之，睡眠不足會使注意力下降、警覺性降低，還會引起認知障礙。

除了降低注意力、警覺性和整體警惕性，睡眠不足還會使認知表現變得不穩定。而越接近夜晚和正常睡眠時間，認知表現越不穩定。機體感到困倦，試圖激活應激中樞，同時增加腦內興奮性神經遞質的分泌，以保持警覺性。然而，晚上的睡眠壓力很大，機體會更快地從清醒狀態進入睡眠狀態，這種不穩定十分危險。我們在上一刻注意力似乎還很集中，自欺欺人地認為能熬過去，下一刻注意力卻突然渙散了，這可能會釀成災難。

睡眠不足讓人

更易記住負面信息

記憶力是大腦識記并在一段時間內（幾天、幾個月、幾年）存儲信息的能力。睡眠對于鞏固新記憶至關重要，而研究證明，大腦中的海馬體對新記憶最初的形成極為重要。大腦獲取信息后， 海馬體出現神經活動；睡眠期間，海馬體神經活動的模式和順序發生部分“回放”。這種回放能增強神經元之間的連接，鞏固記憶。睡眠不足會使海馬體活動減弱，這與次日回想不起新記憶有直接關系。相比之下，睡眠會促進海馬體活動和記憶形成。

記憶分三個階段：第一階段是編碼，即獲取信息后形成新記憶，但這種記憶很容易被遺忘；第二階段是鞏固，也就是新記憶逐漸“沉淀”為穩定的長期記憶；第三階段是檢索，也就是回憶起鞏固后的記憶。鞏固后的記憶稱為長期記憶，分為兩類。第一類是陳述性記憶，指受意識控制的記憶，可以作為事實和概念被回憶起來。它們通常被稱為“常識”，例如了解貓狗的區別，或者知道歌劇《尼伯龍根的指環》（Der Ring des Nibelungen）的作者是德國浪漫主義作曲家理 查德·瓦格納（Richard Wagner）。

第二類是程序性記憶，指與采取行動和發揮技能有關的記憶。簡單來說就是關于如何做某事的記憶，例如騎自行車、系鞋帶或烹飪惠靈頓牛排。陳述性記憶與程序性記憶的 區別可能有些模糊，但這種區別不僅僅是語義層面上的。

在睡眠過程中，兩類不同記憶的編碼方式似乎也不一樣。多項研究表明，陳述性記憶與慢波睡眠有關，長期儲存在大腦顳葉中；程序性記憶則與快速眼動睡眠有關，儲存在小腦內。需要說明的是，快速眼動睡眠不僅與程序性記憶有關，還與情緒記憶有關，尤其是與創傷后應 激障礙有關的記憶。

睡眠的一大關鍵作用就是在有過新經歷后獲取和鞏固新記憶。有趣的是，我們已經得知睡眠不足與大腦的睡眠狀態會影響儲存在顳葉的陳述性記憶類型。

紀錄片《睡眠十律》（2010）畫面。

一項經典研究曾將受試者分為兩組，一組正常睡覺，另一組36小時內不許睡覺，兩組受試者要分別記住情感色彩不同的一連串詞語。這些詞語有負面的（例如仇恨、戰爭、謀殺），有正面的（例如快樂、幸福、愛），還有中性的（例如棉花）。兩個晚上之后，兩組受試者被問到能回憶起哪些詞。睡眠不足的一組回憶起的詞語總量減少了40%，這表明睡眠剝奪會大大阻礙記憶獲取。

研究人員又把睡眠不足的受試者回憶起的詞語按正面、負面和中性分為三類，結果得到了驚人的發現：睡眠不足的受試者能記起的正面詞語數量大大減少，而負面和中性詞語極少被遺忘。這表明疲乏的大腦更有可能記住負面而非正面的聯想詞。上述數據和其他研究數據顯然都支持以下觀點：睡眠不足會促進大腦獲取和存儲負面記憶，而不是正面記憶。也就是說，睡眠不足會使人更關注世間的負面信息。

那么，為什么人們會忘記正面聯想詞，卻會記住負面聯想詞呢？總的來說，從思維模式上來講，人類似乎期待與他人相遇，且默認會獲得愉快的體驗，最壞情況也是中性體驗。相比之下，負面行為或經歷更出人意料，因此更值得關注。因此，我們通常會給予負面經歷更多關注。

關鍵是，疲乏的大腦更傾向于記住負面經驗而非正面經驗，這意味著我們在做判斷的過程中負面記憶會發揮更大的作用。通常情 況下這可能很有用，因為負面經歷更可能對我們造成傷害，所以值得牢牢記住。不過，當負面經歷支配了我們的世界觀，問題就出現了。事實上，許多精神疾病的一大關鍵特征就是負面偏見嚴重。

還有充分的證據表明，睡眠不但有助于獲取陳述性記憶（回憶事實），還會參與獲取程序性記憶，例如學習完成某項特定任務。許多研究都證明了這一點。在一項研究中，研究人員請受試者記住鍵盤上特定的按鍵順序，每個按鍵都對應一種特定的聲音。學習期結束后，實驗進入記憶鞏固期，研究人員將受試者分為兩組，一組睡覺，另一組保持清醒。在鞏固記憶的過程中，研究人員為受試者播放與正確按鍵順序有關的聲音，以便激活大腦中的新記憶。

結果顯示，睡覺的受試者更容易回憶起學過的按鍵順序。許多研究都表明睡眠不足會抑制程序性記憶的形成，使任務學習能力下降。

最近的一項研究顯示，受試者在學習執行一項任務后睡眠若完全被剝奪，執行任務的表現就會變差，即使下午小睡或加強練習也無法提升表現。這強調了一個事實：熬夜不睡會極大損害任務學習能力，就連小睡或額外復習也無法彌補。

先睡一覺，明天再想

除了注意力和記憶力，認知還有第三個要素：執行功能，也就是解決問題的能力。睡眠不僅有助于形成記憶，還能幫我們找出解決復雜問題的新方法。經常有人告誡我們：“先睡一覺，明天再想。”奶奶就常常對我這么說，而她的直覺總是很正確。還記得嗎，羅絲奶奶對睡襪的看法就很對……“睡一覺再解決問題”不但備受推崇，還被譽為獲得“洞見”的良方。許多著名的案例都證明了這一點。

諾貝爾獎得主、藥理學家奧托·勒維（Otto Loewi）表示，他一覺醒來后突然想明白了如何通過實驗驗證大腦神經系統會釋放化學遞質；俄國科學家德米特里·門捷列夫（Dmitri Mendeleev）說過，他是在睡了一覺后才總結出了化學元素周期表；德國化學家奧古斯特·凱庫勒（August Kekulé）為苯分子的原子排列方式冥思苦想，他懷著疑問睡了一覺，醒來后回想起夢中的銜尾蛇，意識到苯分子是由碳原子組成的環。

紀錄片《睡眠十律》（2010）畫面。

睡醒后“靈光乍現”不僅僅發生在科學領域。1964年，披頭士樂隊的傳奇人物保羅·麥卡特尼爵士（Sir Paul McCartney）一覺醒來，《昨日》（Yesterday）的旋律已在腦海中成形。《昨日》是有史以來被翻唱得最多的歌曲，迄今為止已有2000多個版本。我不禁好奇，這個夢究竟帶來了多少經濟效益……

因此，總的來說，認知能力使我們能夠收集信息、存儲信息并做出適當的反應。再強調一遍，認知包含注意力（可過濾掉次要信息）、記憶力（記憶形成）和適當的執行功能。睡眠對于大腦中的上述過程必不可少，而各類睡眠及晝夜節律紊亂會嚴重損害認知能力。顯然， 睡眠才是人類最好、最安全的“健腦藥”。

原文作者/[英]羅素·福斯特

摘編/荷花

編輯/王菡

導語校對/柳寶慶