來自長輩們提醒的睡覺時間
小時候貪玩、不睡覺,大人總是會說:「趕快去睡覺,再不睡會變笨呦!」,但是,這是有科學根據的嗎?還是跟「虎姑婆」一樣是嚇唬小孩的故事呢?
睡覺的好處:大腦會在睡眠時修剪、鞏固記憶
根據研究,大腦會在睡眠時修剪、鞏固記憶。科學家認為,大腦會在睡眠時重複播放一些白天學習到或思考的片段,這些「重複」可以增加記憶(註1)。
另一方面,在睡覺時大腦會進入「省電模式」(還有運作,而不是關機),利用睡眠減少外界刺激,可避免大腦因每天的經驗而超載,造成過度耗能。這些減少刺激的模式反而可以讓大腦專注在白天吸收、有用(有意義或重複多遍)(註2)的資訊上,將其編寫進長期記憶中,並修剪掉不重要的訊息(為了節能)。
2005 年哈佛大學羅伯特教授匯集各方的研究成果,在 Nature 雜誌中提出了睡眠記憶鞏固機制。記憶鞏固指的是記憶穩定的過程,透過這個過程,記憶變得牢固,不再容易被干擾或消失。睡眠記憶鞏固的過程是無意識的,好的睡眠讓記憶變成持久的、最佳的整合記憶。
2016 年加拿大團隊在 Science 雜誌中提出了睡眠中快速眼動睡眠期 (REM) 可決定空間和情緒的記憶鞏固,記憶與大腦的神經重塑性正是與學習有密不可分的關係,睡眠的質與量會影響學生的學習力與成績。睡眠不僅控制初始學習和隨後的記憶鞏固,睡眠中神經生物活動在分子層次、細胞層次和神經網絡的重塑機制對長期記憶鞏固都有著強大的影響。
DNA修復
造成DNA損傷有許多原因,包括輻射、氧化、甚至神經元活動。在清醒時,DNA損傷會不斷累積並達到不安全水平,每個細胞內的DNA修復系統都可以糾正這種損傷,然而在清醒時的修復效率並不高,只有等到晚上睡眠、減少外在對大腦的刺激時,才能使DNA修復的效率提高。
提供養分、清運垃圾
大腦掌管一切生存、學習思考的各樣運作,對身體來說是最最最重要的地方,因此大腦也有跟其他器官不同的供養(氧)和代謝機制。
腦中這套獨特的液體運輸系統稱為「膠淋巴系統」(glymphatic system),是由星形膠質細胞組成的獨特的血管周圍通道系統,用以促進從中樞神經系統有效消除可溶性蛋白質和代謝物(包括β-澱粉樣蛋白,註3),並幫助在大腦中傳遞相關的非廢物化合物,如葡萄糖、脂質、氨基酸和神經傳導物質。
這套系統在清醒時基本上是關閉通道的,保護大腦免於外在毒素、刺激物,甚至會引起神經發炎的免疫細胞的危害,到了睡著(熟睡,註4)的時候才會打開通道(增大間隙)進行廢物和養分的交換(註5)。
所以,無論從記憶力、學習力或是DNA損傷修復、大腦排毒等不同面向來看,研究結果都顯示有品質的充足睡眠是必須的。
不要再熬夜了,趕快去睡覺吧!
註:
1. 睡眠在新記憶的形成和保留扮演重要的角色,其中標的記憶再活化(targeted memory reactivation)能促進睡眠時的記憶鞏固(memory consolidation)。
2. 大家可能發現小小孩的學習多半是「重複」、「多元」(文字、旋律、動作結合),因為小小孩對於「意義」的理解還在學習中,所以透過穩定的重複,可以幫助孩子們累積經驗、發現規律,線索多了自然慢慢就會比較容易記得。
3. β-澱粉樣蛋白(Beta-amyloid)是來自神經細胞膜內的大分子蛋白質,β-澱粉樣蛋白的特性在於其黏性,並會組成蛋白質小塊。蛋白質小塊可以干擾細胞與細胞之間神經突觸所發的信號,也可能刺激免疫細胞並導致發炎和吞食已喪失功能的細胞。目前研究發現阿茲海默症、帕金森氏症等腦部神經退化疾病跟腦中β-澱粉樣蛋白無法清除、造成堆積有關。
4. 科學研究,隨著年紀增加,人類的睡眠趨向淺化、短化和片段化。如果中年時期的睡眠品質不佳,25年後認知衰退的風險較高。即使是健康受試者,當睡眠受到剝奪時,也會出現神經與精神疾病中的一些典型症狀:注意力不集中、記憶衰退、疲倦、易怒以及情緒起伏。
5. 白天清醒時,雖然膠淋巴系統的通道關閉,但是小分子(例如:水或某些氣體,如:氧氣和二氧化碳)和脂溶性物質(如:小脂肪酸)可以通過血腦屏障,供應大腦的需求。其他被選中的分子(如:葡萄糖)則必須經由嵌在內皮細胞膜上特化的運輸蛋白質運輸才能進入大腦。