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斯坦福大学的睡眠实验




睡眠研究是一门面向未来的研究,仅仅通过神经活动和神经传导物质是无法解释入睡现象的。接下来要介绍的,就是斯坦福大学所做的一个与此有关的“睡意与大脑”实验。

在前面已经介绍过,对睡眠的检测与实验,需要花费大量的时间。睡眠通常是一天一次,所以,对睡眠模式进行数据记录,常常需要数日。而且,这只能在人们处于睡眠状态的深夜里进行。

例如,发作性嗜睡症,其睡眠过程中会表现出两个异常点。

其一是入睡潜伏期非常短;其二则是通常在入睡90分钟后才过渡到的REM睡眠,会在入睡后马上出现。

我们是否能更有效地对此进行观察呢?

1980年,斯坦福大学在这方面做出了一些努力。为了记录发作性嗜睡症患者的数据,同时也为了调查一天中不同的时间段里,REM睡眠出现的方式是否会有变化,我们设计了一个“假设1天为90分钟”的实验。这个实验也被叫作“A  90  minute  day”。

首先,假设1天为90分钟。而24小时等于1440分钟(24小时×60分)。

如果将1天设定为90分钟,那么理论上24小时就等于过了16天(1440分÷90分=16天),这样一来,仅用一天就可以收集到两周多的数据。

这种方法比普通的1天1次的数据采集要更高效,同时,还能减少实验成本以及被实验对象受约束的时间。最为重要的是,能够在24小时里采集到不同就寝时间的数据,因此可以模拟出一天之中睡意和REM睡眠的变化。一天中的睡眠,会因时间段的不同而变化吗?

1天为90分钟,其中60分钟处于清醒状态,30分钟处于睡眠状态,然后进行如下的观察。

● 30分钟的睡眠时间里,入睡所需时间是多长?

● 什么时候开始有睡意?会有怎样的变化?

● 夜里的90分钟和白天的90分钟,睡意会有何不同?

实验首先从清醒时间开始,被实验者在60分钟里可以看看书或是做做运动。这期间他们都带着能检测脑电波的电极,同时还会记录他们的眼球运动与肌电图。

图11 斯坦福大学的“A  90  minute  day”实验

60分钟后,进入到睡觉时间,被实验者需要关灯并上床躺下。如果能睡着就睡,在这30分钟的睡眠时间里,也同样需要检测其脑电波等数据。整个90分钟结束后,被实验者起床。像这样保持清醒状态60分钟,再睡上30分钟,“1天(90分钟)”就结束了。

实验发现,在任何时间段里,发作性嗜睡症患者的入睡时间都很短,而且入睡后马上就会进入到REM睡眠的状态。

这些都是之前预测到的结果,更为重要的是,我们了解到健康人群在白天(图中I~J)也会有强烈的睡意,并在REM睡眠阶段出现异常。因为通过实验可以明显发现,即便是在清醒的状态下,到了下午人同样会产生睡意。后来,基于这些结果,斯坦福大学研发出了能客观检测白天睡意的一项检查——“MSLT”(多次入睡潜伏期实验)。



临睡前却不想睡


无独有偶,除了“A  90  minute  day”实验外,以色列的睡眠专家佩雷·拉维(Peretz  Lavie)对时间进行了更为细致的划分,设计了“A  20  minute  day”实验,即13分钟处于清醒状态,7分钟处于睡眠状态。通过这个实验也发现了一些意料之外的事情。

通常情况下,人一直不睡觉的话,体内的睡眠压力就会上升。也就是说,越是不睡觉就越想睡。这样看来,临睡前的睡眠压力应该是最大的,入睡前人也应该是最困的。

但是,通过这个实验发现,平常睡觉时间前的约两个小时内,反而是最难以入睡的。具体表现为,被实验者在平常睡觉时间的前6个周期(天)中(20分×6)难以入睡。如果换算到实际的睡眠中,就相当于是每天凌晨0点睡觉的人,在从22点开始的两个小时里最难入睡。

就像这样,入睡前存在一个大脑会拒绝睡眠的禁区,这也可以被称为睡眠禁区。

禁区理论是拉维于1986年提出的。至今尚未弄明白为何会出现这种现象,但是这一现象确实也得到了其他研究者的证实。

可以想象的是,在睡眠压力上升的过程中,存在一种与之相抗衡的、不断增加以维持清醒的系统。

如果没有这一“系统”的话,大脑就无法忍受睡意。如果没有这种与睡眠压力相抗衡的物质,也就无法解释可以16个小时保持清醒的现象。

可以预想的是,与睡眠压力相抗衡的系统在入睡前表现得最高效,之后其会快速趋弱,让大脑进入到睡眠模式。说到能对抗睡眠压力的物质,第一个候选者就是苯基二氢喹唑啉了。有趣的是,虽然这是一个被实验者人数较少的实验,但也有报告显示体内缺少苯基二氢喹唑啉的发作性嗜睡症患者,其身上并没有发现睡眠禁区。