《我们为什么要睡觉》一,睡觉的作用和意义
作者 马修·沃克,是加州大学伯克利分校的神经科学与心理学教授,也是谷歌生命科学部门睡眠科学家。沃克创立了人类睡眠科学中心,一直致力于研究睡眠对于人类健康和疾病的影响,还获得了2020年卡尔·萨根科普奖。
在这本书中,作者总结了人类有史以来的睡眠研究成果,带我们深入了解了睡眠的奥秘。睡眠占据了我们生命中1/3的时间,与大脑和身体健康紧密相关,它的作用和意义甚至高于饮食和运动。
这本书在全球的销量已经突破了100万册。比尔·盖茨看完后推荐说,这本书让他告别熬夜,开始好好睡觉。
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本书的名字叫《我们为什么要睡觉》。乍一听书名,估计有人觉得这个问题还不好回答吗?睡觉和吃饭、繁衍一样都是人类为了生存必须进行的生理活动啊。
但是,仔细想想,睡觉其实是一个特别值得琢磨的事。
单从睡觉本身来说,你会发现,这似乎是一种不太划算的生理活动。睡着的时候,我们不能出去找食物,不能和人交流,不能寻找配偶。而且,更糟糕的是,睡觉大大增加了我们受到外界伤害的概率。比如原始人一不小心在野外睡着了,就很可能会成为猛兽的大餐。
所以,这么看来,睡觉不仅得不到什么收益,还得付出代价。那自然界的进化应该尽可能避免睡眠才对。正如一位科学家所说:“如果睡眠没有提供任何关键性的重要功能,那就是进化犯下的最大错误。”
然而,长期以来睡眠还是持续存在,那它肯定有什么作用吧。
读完这本书,你就会明白,睡觉确实很有用。睡觉的时候,我们的大脑不是暂时关机休息,而是切换到了另一种工作模式。事实上,大脑的各项功能,都要在睡觉的时候建立、完善和修复。而且不止是大脑,睡眠还与我们的身体健康也紧密相关。
作者认为,睡眠的作用和意义甚至高于饮食和运动。了解了这层真相,你就知道为什么我们要花生命中1/3的时间在睡觉这件事上。
本书内容由两部分组成:
第一部分,主要讨论睡觉的作用和意义。
第二部分的主要内容是,如果睡不好会带来哪些危害?怎样才能好好睡觉?
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第一部分,我们为什么要睡觉?睡眠对我们到底有什么用?
前面说过,我们睡觉的时候,大脑不是暂时关机休息,而是切换到了另一种工作模式。电影《头脑特攻队》里有一个场景,主角睡着后,大脑里的夜班工人马上到岗开始工作。比如,有一些工人忙着把储存在海马体里的短期信息搬运到长期记忆区大脑皮质中。那些白天接收到的有用信息就转化成了长期记忆保存下来。这些工人,是大脑里的一种叫作睡眠纺锤波的脑电波,它的工作就是搬运记忆。
在睡觉的时候,大脑还会做很多类似的工作,比如说清除代谢废物,再比如安抚痛苦情绪等。这本书给我们系统地介绍了这些工作及其背后的原理。
不过,睡眠对我们的意义远不止这样,我们的成长发育,也离不开睡眠。
作者告诉我们,从我们还没出生到逐渐成年,大脑的各种功能都是在睡眠的时候形成、完善和修复的。
打个比方,如果我们把大脑的发育看作一个社区建设,内部不同的功能区域是住户。睡眠就是一家通信供应商。
第一阶段需要完成的工作是基础设施建设。各家各户需要上网,实现互联互通,这就需要供应商铺设电缆,也就是在大脑中的各个区域之间建立神经通路。等到铺设好各条电缆后,再一一激活,每个住户就都可以得到高度连接的网络和带宽,将来也好发挥自己的功能,比如说产生思想、记忆和感觉等。
这项建立神经通路的基础设施建设,实际上是非常艰巨的。神经通路的连接可不是开玩笑的,过程极其复杂,万一哪条线路没接好,大脑就会出问题。不过睡眠通信供应商已经是个体系化的大公司了,依据现成模版直接完成就可以了。
紧接着,当住户陆陆续续搬进来之后,社区日趋成熟,大脑的每个区域都能发挥出自己的功能。
第二阶段,供应商就需要提供更加完善的服务了。因为在基础设施建设阶段,给每个住户刚开始设计的网络带宽都是一样的,潜在的可用量也是一样的。然而,长期来看,这并不是最有效率的解决方案。
随着时间的推移,有些住户需要更多的带宽,有些则消耗很少,还有些住户完全不需要带宽。所以,要想达到使用效率的最大化,供应商就需要收集数据,然后再根据实际的使用量做一轮定制化服务。不过这里面还有一个比较讲究的点是,供应商得确定先从哪户开始施工是很重要的。要以一个合理的住户顺序,逐步推进神经通路之间的修剪工作,完善大脑的各个功能。
当这一轮定制化服务结束后,社区的工作就基本上大功告成了。此后供应商要做的就是提供日常社区维修服务,确保各区域能够正常运行。
如果我们把这个比方对应到真实的生长发育中,第一阶段基础设施建设实际上是在胎儿时期开始进行的。大量研究告诉我们,睡觉的时候有两个不同的睡眠形式在有规律地交替进行,一个是快速眼动睡眠,另一个是非快速眼动睡眠。
第一阶段基础设施建设费时费力,所以胎儿基本上一天24小时都处于睡眠的状态。其中,快速眼动睡眠是主力军,它的工作就是建立大脑内复杂的神经通路。在胎儿即将出生前的两周,快速眼动睡眠的累计时间大幅增长,从6个小时,增加到9小时,再到12小时,达到一生中的最高值。我们常听到胎儿在妈妈肚子里踢来踢去的说法,其实这并非胎儿清醒意识下的行为,而是由于脑活动频繁产生的肌肉动作。
接下来第二阶段的完善工作,从婴幼儿时期一直持续到青少年后期。在这个过程中,快速眼动睡眠让位,由非快速眼动睡眠接手。因此,非快速眼动睡眠时间持续增加,直到和快速眼动睡眠时间比例稳定在8:2。在这个阶段中,非快速眼动睡眠需要根据大脑的使用状况进行定制化的修剪完善工作,从而提高运转效率。
值得一提的是,科学家们发现,这里的修剪完善工作,原来是先从我们的后脑开始的,也就是负责视觉和空间知觉功能的区域。然后再慢慢转向前脑,最后一步才是大脑的额叶前端,这是负责理性思考和批判性决策的区域。所以,青少年的理性思考也是到快成年的时候才逐渐建立起来的。
另外,这个发现也为大脑异常导致的精神障碍疾病提供了重要线索。实际上分裂症、抑郁症和多动症等这些精神疾病,通常出现在这个时期,这说明这些病因和睡眠问题导致的神经通路修剪故障有很大的关系。
进入成年之后,大脑发育也就完成了。非快速眼动睡眠和快速眼动睡眠各司其职,往后的主要的工作就是日常维护和修复各个脑区和功能,确保稳定运转。如果睡眠质量差,大脑和身体当然也会紧跟着出现一系列问题。
在我们的一生中,睡眠发挥着举足轻重的作用。不过,睡眠的奥秘可不止这些。如果我们站在更大的时间尺度来看,人类之所以成为万物灵长,其实和睡眠有很大的关系。睡眠为我们提供了重要的进化优势。
为什么这么说呢?我们已知的每一种动物几乎都会睡觉,也都进化出了不同的睡眠方式。比如有一天要睡19个小时的蝙蝠叫棕蝠,还有每天只睡4个小时的大象;有站着睡觉的长颈鹿,还有倒挂在树上睡觉的树懒;有睡觉完全不闭眼的鱼,还有只用半边脑子交替睡觉的海豚、鲸鱼和猫头鹰等等。
但是这些动物的睡眠都不如人类的睡眠来得实在,人类进化优势的秘密就在于拥有高质量的睡眠。刚才说过,人在睡觉时有两个不同的睡眠形式,快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠。这两个阶段的功能完全不一样。快速眼动睡眠比较活跃,主要负责建立神经通路。虽然很多动物都有快速眼动睡眠,但是强度和质量都远远不如人类。
作者发现,在人类进化过程中,一个非常重要的节点,就是当人类祖先从树上睡觉转移到地面睡觉后,快速眼动睡眠质量的大幅度提升。
人类的祖先(类人猿)最初是在树上睡觉的,因为睡着的时候,大脑会产生一种麻痹机制,让肌肉在睡觉时处于瘫痪状态。睡在树上,才能躲避危险。但是,一旦掉下去,生命可能就此终结了。所以,在树上睡觉,睡眠的质量是很低的,需要睡很长时间。
人类学会用火之后,就不那么害怕猛兽了,所以也就可以从树上转移到地面上安安稳稳地睡觉了。不过,还有个麻烦,在地上睡觉不能睡得太久,万一睡觉前点着的火灭了怎么办呢?因此人类不得不缩短睡眠时间,时间短了,质量就得提高,尤其是针对快速眼动睡眠质量的大幅度提升。
作者认为,这个变化给整个人类社会带来了革命性的影响。快速眼动睡眠质量的提高,让大脑产生了两个重要功能,促进了人类的快速发展。
第一个重要的功能是“深层类比”。
快速眼动睡眠阶段,我们的大脑会进入做梦的状态。
这时候大脑在干什么呢?白天清醒的时候,大脑会在有相近的信息之间建立有逻辑的联系,而在做梦时,大脑的工作正好相反,会跳过那些明显的逻辑关联,更偏向于在一些不相关的信息间建立联系。
这个工作可以说是一种“深层的类比”,大脑把记忆片段重新组合碰撞,找到它们深层次的共通点。这个时候,大脑变成了一个实验场,任何事情都有可能发生,而且越奇怪越好。最终形成的梦,就是这些杂乱信息的炼金术。
这就是创造力的来源。而人类正是因为拥有创造力,才发明了飞机、宇宙飞船和电脑等一系列物品。作者说,睡觉时大脑的深层类比,是人类进化中最具革命性的跃升。
第二个重要功能是情感调节。
同样也是在快速眼动睡眠阶段,做梦的时候进行的。
首先,大脑中一种与压力相关的化学物质,去甲肾上腺素会完全停止释放。它的主要功能是提高警惕性,集中注意力,同时也会增加焦虑和不安。要知道,一天二十四小时中,只有在做梦的时候,大脑才会停止产生去甲肾上腺素,这是非常神奇的。
这意味着,一觉睡醒之后,我们就可以把一件事情本身和由这件事产生的痛苦情绪剥离开,我们可以回想,从中吸取教训并和其他人分享自己重要的经验,而不被负面情绪所拖累。换言之,人类有价值的经验传递离不开睡觉。
其次,大脑中与情绪记忆相关的区域会迅速增长,变得活跃。这些区域主要是产生、识别和调节情绪的杏仁体和皮质,以及记忆中心海马体。这个时候,大脑的工作就像是一个钢琴调音大师,它通过不断调整和校正音准,也就是情感回路,提高了我们准确识别和理解情绪信号的能力。这样一来,人与人之间就可以通过辨识脸部表情和肢体动作来理解对方的想法,做出更聪明的决定和行动。这是一种有效的社交互动。
随着时间的推移,人类通过这种情感连接,不断开展合作,逐渐形成团体,甚至是更大的社会群落。之前所有的经验和创造力也就不再是局限于某个个体,而是在大众之间传播开来。
作者认为,正是因为人类更擅长睡觉,我们才拥有了更强大的创造能力和情感能力。所以,睡眠的意义,不仅仅是帮我们处理记忆,或者推动大脑的生长发育,甚至可以说睡眠是人类在地球生命中获得的最强大的进化优势。
(下接第二部分,怎样才能睡个好觉呢)