睡眠中的大脑

充足的睡眠对健康和幸福至关重要。不幸的是,这并不总是那么容易做到……
2021年4月19日
通过金妮史密斯

沉睡的猫头鹰

沉睡的猫头鹰

分享

充足的睡眠对健康和幸福至关重要。不幸的是,这并不总是那么容易做到……

我们中的许多人经常难以获得足够的睡眠,虽然其中一些是由于忙碌的生活方式,但也有一些时候我们确实按时上床睡觉,但就是不能入睡。由于冠状病毒大流行带来的压力和日常生活的变化,情况似乎越来越糟。一项调查发现,失眠率从疫情前的15%上升到2020年4月封锁期间的24%。那么,是什么在我们的大脑中引起了这些问题呢?虽然我们还没有完全理解它,但我们已经开始分解与睡眠有关的网络。这种认识可以追溯到第一次世界大战。

1916年,一种奇怪的疾病开始在维也纳出现。病人患的是一种短暂的急性疾病,一般感觉不适,头痛和轻度发烧。但随后他们会开始感到困倦和困惑,醒着的时间开始越来越少。许多人还经历了颤抖和手部或眼部肌肉无力。这些症状持续几周后,大约一半的人会康复,而其他人则会越来越深地陷入睡眠。起初,他们很容易被唤醒,几天或几周后,他们会在短暂的清醒期间变得更加神志不清,然后陷入昏迷。死亡往往随之而来。

这时,一个年轻人在奥地利空军前线当飞行员。他的名字叫康斯坦丁·冯·伊科诺莫,是一个希腊贵族家庭最小的孩子。冯·伊科诺莫是一名医生,因此,迫于父母的压力,他搬到了维也纳,成为一名军医,照顾头部受伤的人。正是在这里,他第一次见到了患有这种神秘疾病的病人。他意识到这种疾病在科学上几乎是未知的,于是在1917年写了一篇描述这种疾病的论文,并将其命名为“嗜睡性脑炎”,尽管这种疾病通常被称为“昏睡病”。

除了嗜睡型,他还记录了这种疾病的另外两种表现,每种表现都有自己的一系列症状。其中一种会让患者焦躁不安,身体抽搐、精神狂乱、剧烈疼痛,而且经常失眠或正常睡眠模式的逆转。在某些情况下,这种形式后来变成了困倦的形式,但猝死也可能发生在任何阶段。第三种类型的症状与严重的帕金森病相似,肌肉无力和僵硬是一个突出的症状。

冯·伊科诺莫被迷住了。他想知道是什么导致了这一系列的症状,所以他开始分析死于这种疾病的人的大脑。他很快意识到,这些患有严重睡眠障碍的患者可以告诉我们一些关于大脑如何控制睡眠的信息。他指出,他的昏睡病人大脑后部一个叫做下丘脑的区域受到了损伤,而失眠症患者的损伤发生在下丘脑更往前的地方,靠近视神经。他认为这两个区域是大脑的“睡眠部分”和“清醒部分”,这些中心的神经元会启动一系列事件来抑制或增强皮层的活动,使我们从清醒过渡到睡眠,然后再转换回来。

据认为,这种疾病在大约10年内导致100万人死亡,但“昏睡病”的病因仍然是个谜。冯·伊科诺莫认为这与当时发生的严重流感爆发有关,但最近的分析并没有支持这种直接联系。但目前还没有发现其他确切的原因。一些研究人员认为,这是一种自身免疫性疾病,身体自身攻击并破坏脑细胞,可能是由流感感染引发的。另一些人则认为是一种尚未确定的病毒造成的。幸运的是,这种疾病几乎消失了,但这意味着解开这个谜团的可能性很小,除非昏睡病在未来再次出现。

他可能没有发现人们患上这种疾病的原因,但当谈到他关于睡眠的发现时,冯·伊科诺莫是正确的。他记录下的下丘脑区域对进入和从睡眠中过渡至关重要。然而,科学家们现在知道这些只是睡眠和清醒网络的一个组成部分。这些病毒扩散到大脑的不同区域,从底部的脑干到表面的皮层,每一种都使用不同的化学物质组合。

当睡眠网络被激活时,会向大脑皮层释放GABA。在这里,它抑制神经元,使它们更难被激活。这会导致大脑皮层的神经元活动减少,让你平静下来,准备睡觉。这些神经元起源于下丘脑的一部分,位于冯·伊科诺莫的睡眠中心。唤醒系统使用多种神经递质,包括多巴胺、去甲肾上腺素、血清素、谷氨酸、组胺,也许最重要的是乙酰胆碱,它能激活皮层中的神经元,使我们感到清醒和警觉。所有这些复杂的通路在旅途中的某个时刻都会经过下丘脑,正好经过冯·伊科诺莫称之为“觉醒中心”的区域。你可以把睡觉和醒来想象成跷跷板。当我们入睡或醒来时,我们的大脑必须拨动“开关”,倾斜跷跷板。

但是大脑是如何知道什么时候让我们从清醒状态进入睡眠状态的呢?至少有两个过程可以帮助它做出决定。一个是我们的生物钟,它告诉我们一天中的时间。白天,明亮的光线会被我们眼睛里的特殊细胞探测到,这些细胞会将信号发送到大脑中的视交叉上核(SCN)区域。这引发了一连串的变化,使我们感到清醒和警觉。白天晚些时候,当光线开始变暗时,这些信息也会被传递到SCN, SCN会再次引发一些变化,让我们感到困倦,包括释放一种叫做褪黑激素的化学物质。虽然对其机制的研究才刚刚开始,但一些研究已经发现,褪黑激素似乎可以阻断“清醒中枢”的一些神经元,帮助你更容易进入睡眠。

另一个因素是你清醒了多久。这是由一种叫做腺苷的化学物质驱动的,它是我们清醒时细胞代谢过程的副产品,所以它在一天中不断积累。大脑中基底前脑区域中流动的水越多,我们的“睡眠压力”就越高,我们就越有可能睡着。

这是腺苷系统,所以我们许多人欺骗我们每天的咖啡因剂量。当腺苷水平低时,基底前脑释放乙酰胆碱,使我们感到清醒和警觉。腺苷阻止乙酰胆碱的释放,所以我们感到困倦。但是咖啡因阻断了通常由腺苷触发的受体,使我们的大脑认为腺苷浓度低于实际水平。反过来,这意味着释放更多的乙酰胆碱,激活皮层中的神经元,使我们感觉更警觉。

很明显,控制睡眠和清醒的系统非常复杂,涉及大量不同的大脑区域和化学物质。因此,改变这些过程并不需要太大的努力,也不会引起掉车的问题,这也许并不奇怪。但是,不幸的是,虽然我们开始了解大脑是如何从清醒状态进入睡眠状态的,但这并没有真正导致任何改善个人睡眠质量的革命。

补充褪黑素可能对昼夜节律迟钝的老年人以及生物钟紊乱的人有益。有各种各样的安眠药,对临床失眠症患者有帮助。但这些通常只被推荐作为短期解决方案,用于偶尔的糟糕夜晚,而不是每天。

如果你确实有睡眠问题,你能做些什么吗?似乎最好的技术是行为技术。你可能会专注于在早上获得明亮的光线来设定一天的昼夜节律,并在深夜避免它。晚上早点吃东西可能会有帮助,睡前花点时间放松一下,做呼吸练习或听一本放松的有声读物来减轻压力。你可以确保你的卧室布置得很好——黑暗、凉爽、安静。而且,即使在家工作,也要坚持一种常规,这也会带来不同。这些小技巧可能不能在所有情况下治愈失眠,但对我们中的许多人来说,它们可能只是一个好睡眠和坏睡眠的区别。

Overloaded_Ginny_Smith.jpg

金妮·史密斯著

金妮·史密斯(Ginny Smith)的《超负荷》(overload)将于2021年4月上市

评论

精彩的阅读……谢谢你!

添加注释