睡眠对身体健康有着极大的影响，可以提高注意力、记忆力、情绪调节和工作表现，以及降低生病风险[1，2]。但在过去几十年里，人们睡觉的时间却显著减少。2017年对20个国家的69万名儿童开展的研究[3]发现，1905年到2008的夜间睡眠时长减少了一个多小时。美国近1/3的成年人每晚睡眠不足6小时[2]；1960年代至今，日本、俄罗斯、芬兰、德国、比利时和奥地利的成年人的睡眠时长都在下降[4]。


“整个社会都很不同了，”布鲁塞尔自由大学研究劳动性别分工、日常作息和睡眠社会学的研究员Theun Pieter van Tienoven说，“我们总是想在日常生活中完成超出我们能力的任务。”van Tienoven认为，数字化和全球化让许多人的每一天挤满了各种活动，而这些活动通常以牺牲睡眠为代价。晚上浏览社交媒体以及担心错过什么的心理已被证明会降低睡眠质量，也许是因为人们会熬夜参与一些社交活动，而且电子屏幕的蓝光照射对睡-醒周期（即昼夜节律）有着不利影响[5]。


晚上睡个好觉可能没有说的这么简单，尤其是对繁忙的科学家来说。这些科学家通常需要长时间工作，熬夜，周末加班，同时还要兼顾个人生活，履行工作之余的职责。van Tienoven说：“我属于身兼数职的人，所以很容易养成不良的睡眠习惯，或是因为这些精神压力导致睡眠质量下降。”van Tienoven本身还是一名曲棍球员和教练，有三个孩子，分别是7岁、8岁和10岁。他的妻子是一名儿科医生。《自然》邀请睡眠研究人员和医生分享了他们对于睡眠如何影响大脑以及忙碌的科研人员如何培养良好的睡眠习惯的一些建议。


并非“和死了差不多”


“历史上，人们对于睡眠的兴趣并不大，因为好几个世纪里，人们都认为睡眠和人死了差不多，”研究睡眠障碍和睡眠调节遗传机制的美国约翰斯·霍普金斯大学的医生、神经病学家Mark Wu说，“睡眠研究发展的动力主要来自一个发现，也就是睡眠过程中会有特殊的脑电波模式。”这是德国精神科专家Hans Berger在1929年利用脑电图 （EEG）技术做出的发现。EEG能测量大脑的电活动[6]。8年后，一个团队利用这项技术发现了睡眠的不同阶段[7]。


如今，大部分研究人员将睡眠分为快速眼动（REM）睡眠和非REM睡眠。而非REM睡眠又可根据反映神经活性的特定脑电波模式分为N1、N2、N3这三个阶段。这三个非REM睡眠阶段加上REM睡眠组成了一个完整睡眠周期，而睡得好的人一般每晚会经历4-6个这种周期[8]。


Wu说，当一个人醒着时，大脑的EEG会显示许多神经元放电的各种频率，这些频率并不完全协调。然后，随着这个人开始进入浅睡眠，即N1阶段，这些频率会减慢成θ波的模式[8]。这个阶段通常持续1-10分钟。


在睡眠的第二个阶段，即N2，体温开始下降，心率和呼吸开始减慢，肌肉放松。脑电波频率现在会在更慢的波和短促的神经活动之间振荡。这个阶段通常会在第一轮睡眠周期中持续10-25分钟，在之后的周期里逐渐变长，总共占到一个人每晚睡眠时长的一半左右。


慢波睡眠出现在N3阶段，这个阶段的特征为缓慢、高振幅的δ波。这个持续20-40分钟的阶段占到睡眠时间的1/4左右[8]。Wu说：“当我们在说睡觉能让人感觉良好时，说的就是这个阶段。”一些证据显示，慢波睡眠在恢复精力、组织修复和生长、清除垃圾和增强免疫系统方面起着关键作用[8]。慢波睡眠还能促进学习和记忆巩固。


当身体进入REM睡眠后，神经活动也会增加，这时就会开始做梦。在这个占每晚睡眠时间1/4的阶段里，脑电波为β波模式。Wu说：“这时候有各种频率，看上去就好像你是醒着的。”随着夜色加深，慢波睡眠时长会缩短，REM睡眠会增加[8]。REM睡眠对于认知功能很重要，比如情绪调控[9]、记忆[9]和创造性解决问题[10]。


虽然研究人员对于各阶段睡眠已经有了很好的理解，但要阐明睡眠的具体功效还是很难，Wu说，“睡眠是唯一一个我们还不理解其功能的重要行为和生理过程。这是个很有挑战的问题，因为睡眠会产生全脑网络的功效。”


一夜安眠


“睡眠有多个维度。”南澳大利亚大学研究睡眠对身体健康和幸福感影响的Lisa Matricciani说。其中一个维度是睡眠质量。这一般依靠个人感觉来衡量，但也可以通过夜间醒来的次数和时长以及多久能入睡作为量化指标。


Matricciani尝试每晚至少保证8小时睡眠。为此，她坚持按时睡觉，并在下午3点以后不喝咖啡，这会让她更快入睡。她说：“大家总是觉得喝酒能促进睡眠。酒或许能让你更快入睡，但它会让你的睡眠很容易被打断。”


Theun Pieter van Tienoven认为，现代科技影响了人们的睡眠习惯。来源：Floris van Tienoven


成年人平均每晚需要睡7-8个小时[2]。Wu说：“但这是正态分布的。一些人可能只要睡3小时就够了，其他人要睡12到14个小时。”除了睡眠时长的不同，个体对何时有困意以及何时睡醒的感受也是不同的。比如，晨型人喜欢早睡早起，而夜猫子喜欢晚睡晚起。


影响睡眠质量的因素有很多，包括个人的昼夜节律钟、内稳态驱动力（白天困意逐渐增加，睡觉时困意逐渐减少的过程）还有压力。如果一个人的睡眠作息与他们的昼夜节律钟不同步，他们的睡眠质量就会下降，也更容易感到疲劳和疲乏。需要上夜班或需要在白天睡觉的人，就和那些要调时差的人一样，总是要克服睡眠作息与昼夜节律钟不一致的问题。


觉醒——无论是靠咖啡和香烟还是兴奋或压力之类的刺激——也会影响睡眠质量，因为这种觉醒会增加入睡时间，减少睡眠时长，或是导致睡眠断断续续[11]。Wu一到晚上就拒绝咖啡因并调暗灯光，好促进他的睡眠质量（见“睡好觉的科学秘诀”）。任何光的照射都会抑制褪黑素的分泌，褪黑素是参与调控身体睡-醒周期的一种激素，而电子产品和节能灯的蓝光照射对褪黑素的抑制作用最强[12]。Wu总是让他的病人不要小睡，特别是临近上床前，因为这会减少他们的疲劳感。身体锻炼是促进睡眠的一种很好的方式[13]，但锻炼时间很关键，因为锻炼过程会释放肾上腺素和皮质醇等激素，这些激素会让人保持清醒。Wu建议他的病人每天做30-45分钟的适度运动，但不要在靠近入睡时间运动，他自己也是这么做的。


睡好觉的科学秘诀


虽然你很想靠一杯咖啡来驱赶下午的困意，但咖啡因会让你入睡困难，还会影响慢波睡眠的长度和强度。这可能是因为咖啡因会阻断腺苷与大脑受体的结合，而腺苷能调控身体的睡-醒周期。


瑜伽nidra是一种让身体、精神、情绪放松的古老方式，有助于延长睡眠时间，还能改善慢性失眠人群的睡眠效率和睡眠质量。


入睡时听音乐也能提高睡眠质量，尤其是对有轻度睡眠问题的人[21]。澳大利亚新南威尔士大学的Gaelen Thomas Dickson和Emery Schubert认为，这可能是因为音乐能把人从深度思考和高度警觉的惯性中拉回来。但他们写道，有声书却没有这种效果。“这么看来，音乐的某些神秘作用仍有待科学解释。”


家庭问题、工作任务和其他挑战的压力会使身体的皮质醇水平上升，皮质醇是调控压力、代谢、清醒等身体机能的激素，也会干扰睡眠模式[14]。圣保罗联邦大学研究睡眠对性功能以及皮肤状况影响的Monica Andersen说，“我总是和我的学生开玩笑，我说永远不要在晚上和你丈夫或妻子吵架，要吵也在早上吵。”


效率损失


睡眠质量低下会影响认知功能，从而影响个人的工作和家庭生活。比如睡眠不足的人更容易注意力不集中[15]。


“睡眠不佳会导致判断失误，决策错误，反应变慢，运动表现下降。许多工作事故都是睡眠不足引起的。”印度Shree Guru Gobind Singh Tricentenary大学的生理学家Hrudananda Mallick说，他坚持晚上10点半或11点按时睡觉，早上6点起床。


睡眠不足的人也更不容易意识到这对自己表现的影响[16]。Matricciani说：“慢性睡眠剥夺被发现与过度饮酒有关。就像喝醉的人意识不到自己的行为受到了影响，睡眠不足的人也不容易发现自己的生理和认知能力下降了。”


除了影响认知外，低质量睡眠还与肥胖、心脏病、糖尿病和过早死亡有关[2]。武汉华中科技大学营养流行病学家单志磊说：“睡眠习惯会影响生活方式，像是饮食习惯和身体锻炼、吸烟和饮酒。”他说，睡眠不足的人更容易感到疲劳，也不愿意运动，而睡眠时间过长的人也会错过锻炼和吃早餐的时间。虽然单志磊工作日每晚睡9个小时、周末睡10个小时，但他会把锻炼都放在白天，阅读放在晚间，来保证身心放松和身体健康。


最佳睡眠


Matricciani说，营造一个舒适的睡眠环境对于保证高质量睡眠非常重要。根据美国国家睡眠基金会的建议，幽暗、安静、凉爽的环境（16°C–19°C）有益于睡眠，使用耳塞、眼罩和室内遮光板能屏蔽噪音和光线。该基金会还建议晚餐吃得清淡，至少在上床前的2小时不再进食，从而给身体充分的时间消化。


除了这些活动，制定睡眠计划也有助于改善睡眠，van Tienoven说。这要求每天都按时睡觉和起床，即使周末也雷打不动，还需要安排好白天的活动和任务，比如吃早餐和去上班。通过一些让人平静的活动来释放压力，如读书、冥想、写日记，这些也能提高睡眠质量[17，18]。Andersen说：“这里有些建议，虽然不是所有人都赞同，但把所有事情都写下来会让人们在入睡前更焦虑，比如‘我必须付房租了，我必须写计划了，我必须打扫卫生了。’只有把这些事先放下，你才能在明天早上到来前暂时忘掉它们。”


Andersen说，她一直坚持健康的睡眠习惯，但她生了孩子以后便很难坚持。她说：“我女儿出生前，我总是晚上10点上床，早上5点半或6点起床。现在，我每天晚上至少要起来三次喂母乳。”


Van Tienvoen每天会写下今天要办的事，来保证自己每晚入睡前能完成所有重要的工作；他在晚上9点后便不再回复工作邮件；他还会和妻子共同商量第二天的计划。他们会在上床前做好孩子第二天的午餐，整理上学、工作、运动的包。他说：“我相信按时睡觉的好处，对孩子和大人都是，我还会带着‘清空’的大脑去睡觉。”


参考文献：

1. Matricciani， L. et al. Sleep Health3， 317–323 (2017).

2. Sheehan， C. M.， Frochen， S. E.， Walsemann， K. M. & Ailshire， J. A. Sleep 42， zsy221 (2019).

3. Matricciani， L.， Olds， T. & Petkov， J. Sleep Med. Rev. 16， 203–211 (2012).

4. Bin， Y. S.， Marshall， N. S. & Glozier， N. Sleep Med. Rev. 16， 223–230 (2012).

5. Tandon， A.， Kaur， P.， Dhir， A. & Mäntymäki， M. Comput. Human Behav. 113， 106487 (2020).

6. Berger， H. Archiv f. Psychiatrie 87， 527–570 (1929).

7. Loomis， A. L.， Harvey， E. N. & Hobart， G. A. J. Exp. Psychol. 21， 127–144 (1937).

8. Patel， A. K.， Reddy， V.， Shumway， K. R. & Araujo， J. F. StatPearls (Treasure Island， 2023).

9. Miller， K. E. & Gehrman， P. R. Curr. Biol. 29， R806–R807 (2019).

10. Cai， D. J.， Mednick， S. A.， Harrison， E. M.， Kanady， J. C. & Mednick， S. C. Proc. Natl Acad. Sci. USA 106， 10130–10134 (2009).

11. Rao， R. & Tripathi， R. in Sleep and Neuropsychiatric Disorders 811–833 (Springer， 2022).

12. Silvani， M. I.， Werder， R. & Perret， C. Front. Physiol. 13， 943108 (2022).

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14. Hirotsu， C.， Tufik， S. & Levy Andersen， M. Sleep Sci. 8， 143–152 (2015).

15. McCarthy， M. E. & Waters， W. F. Sleep 20， 115–123 (1997).

16. Van Dongen， H. P. A.， Maislin， G.， Mullington， J. M. & Dinges， D. F. Sleep 26， 117–126 (2003).

17. Rusch， H. L. et al. Ann. NY Acad. Sci. 1445， 5–16 (2018).

18. Dube， N.， Khan， K.， Loehr， S.， Chu， Y. & Veugelers， P. Int. J. Behav. Nutrition Phys. Activity 14， 97 (2017).

19. Landolt， H.-P. Biochem. Pharmacol. 75， 2070–2079 (2008).

20. Datta， K. et al. Natl Med. J. India 34， 143–150 (2021).

21. Dickson， G. T. & Schubert， E. Front. Psychol. 11， 1695 (2020).


原文以How better sleep can improve productivity标题发表在2023年7月17日《自然》的职业特写版块上


本文来自微信公众号：Nature Portfolio （ID：nature-portfolio），作者：Nikki Forrester