中国有一句谚语叫做“一夜不宿,十夜不足”,不知道大家是怎样的,反正小编对此是深有感触。尤其是随着年龄渐长,熬个大夜等于是要半条命,必须得好好睡个一整天才能满血复活!在养生界,如果有能撼动热水江湖地位的存在的话,那必定是睡眠。
在我们的一生中,睡眠就占用了三分之一的时间,它就好比基因组中的非编码RNA,虽然不能直接创造价值,但却举足轻重。好的睡眠对整个身体来说都是有益的,而一旦睡眠不足,最先受影响的却是大脑,因此早有科学家提出“sleep is of the brain, by the brain, and for the brain”。关于睡眠的研究数不胜数,今天咱们从认知神经学的角度来探究一下睡眠的小秘密~~
我们都知道,生物信息学是一门结合了生物学、数学、计算机等多学科的交叉学科,认知神经科学也是横跨了众多领域,比如生理心理学、神经科学、认知心理学等。该学科由神经科学提供生物基础和实验方法,由认知心理学提供对各种心理活动信息操作过程的概念和解释,二者联姻的产物就是认知神经科学。认知神经科学的优势在于对不同方法综合运用以全面回答心脑与行为之间的关系问题。
对于人类来说,睡眠与免疫系统、激素系统、体温调节系统和基本的代谢过程息息相关,这篇文章重点关注了睡眠对记忆力的影响。一百多年前,Ebbinghaus的实验表明睡眠可以减少信息遗忘率,因此认为睡眠有助于提升记忆力。四十年后,Jenkins和Dallenbach再次证实睡眠后的记忆保留优于清醒同等时间后的记忆保留,这是因为睡眠可以被动地保护新形成的记忆不受干扰信息的影响。现在,我们普遍认可的是睡眠依赖于海马体对日常记忆进行巩固,但睡眠和记忆之间的联系远不止如此!
不同人生阶段的睡眠有什么差别?
随着年龄的增长,我们的睡眠模式也会发生改变,比如睡眠时间提前、夜间睡眠时间缩短、夜间醒来次数增加、慢波睡眠时间减少等;这些变化主要发生在青年到中年的成长过程中,因为健康老年人的睡眠基本保持不变(小编概括为晚九朝五)。不知道大家有没有注意过身边的小婴儿,他们一天中的大部分时间都在呼呼大睡,然而随着年龄的增长,睡眠时长逐渐变短,最终过渡到晚上的一次睡眠。Spencer和Riggins将伴随这一“午睡过渡”现象的心理、生理和神经生物学变化联系了起来,他们认为随着依赖于海马体的情景记忆网络的成熟,记忆存储会变得更有效,反过来,这一变化又减少了大脑的睡眠压力,形成睡眠稳态,最终使幼儿放弃午睡,转而巩固夜间睡眠。
Denis等人以年龄在18-59之间的群体为对象,证实了睡眠对记忆的影响,实验表明睡眠可以选择性地巩固消极情绪,对于无关痛痒的记忆则会从“内存”中清除。这么说来,在糟糕的情绪下入睡,醒来后我们的负面情绪反而会加深喽???对此,北京师范大学的秦绍正教授团队也有研究,他们发现,睡眠后一种叫做皮质醇的压力激素会影响大脑对情绪记忆的调控能力,激素”觉醒”反应良好的个体,能够更好地抑制新获取的负面情绪记忆,但是,对于隔夜睡眠固化后的负面情绪记忆却没有调节作用。从大脑的这一记仇机制来说,隔夜架果然吵不得呀!友情提示:惹对象生气的朋友请务必在他/她睡觉之前哄好,否则第二天难度会升级哦~
笼统来说,夜间睡眠可以分为“快速眼动”(REM)和“非快速眼动”(NREM)两个阶段, Guthrie等人发现与记忆密切相关的两个区域——海马体和大脑皮质,可以处于不同的睡眠阶段,而且它们大部分时间都是不同频的。同海马体相比,大脑皮层处于清醒和REM状态的时间更久。
睡眠是怎样影响记忆的?
睡眠有助于记忆的储存和巩固,记忆存储的发育变化反过来也会对睡眠产生影响,这是无可非议的,然而这一过程背后的具体机制,至今仍无定论。对此,有两个比较可靠的假说,第一个是“主动系统巩固”假说,该假说认为在睡眠期间,海马体中记忆表征的重激活决定了皮层网络的变化。关于海马体在一个完全巩固的情景记忆形成过程中参与的时间长度,也存在着争论,根据主动系统巩固假说的观点,在睡眠的干预下,随着时间的推移,情景记忆会逐渐失去对海马体的依赖。针对这一观点,Vanasse等人经过一年的实验,提出认知记忆与早、晚期内侧颞叶活动的增加有关,而编码后的几周内,海马体内以及周围留存的的记忆变得更强,表明海马体仍然与那些留存的记忆有关。
另一个假说“突触动态平衡”,则认为睡眠巩固记忆的原因是突触强度的普遍降低,提高了记忆提取的信噪比。Vanasse等人对该假说也进行了相关的实验,他们观察到对学习资料的最大遗忘率与留存记忆引发的大脑激活强度呈正相关,这在某种程度上支持了这一假说。
Aleman-Zapata等人以大鼠为模型,探索了睡眠巩固记忆的过程中海马波纹与皮层高频振荡之间的联系。他们观察到了涉及两种不同神经网络的高频皮层振荡,一个是震荡较快的前额叶-顶叶网络,另一个是震荡较慢的海马-顶叶网络。当干扰海马波纹时,会减少学习能力以及顶叶高频振荡,这表明当学习被中断时,皮层中的信息需求就减少了。Singh等人进一步探讨了在几乎没有环境输入的情况下,海马体-新皮层如何相互作用并完成有用的信息学习。他们的研究模型表明,当获得新信息时,海马体可以通过回放新学习到的神经表征来促进睡眠过程中的记忆巩固和整合,为大脑皮层提供了处理学习材料的机会。他们还发现,NREM睡眠促进了新学习表征的稳定,REM减少了具有重叠特征的新旧皮层表征之间的潜在干扰。
清醒梦:sleep or not sleep?
顾名思义,清醒梦就是虽然我们处于睡眠状态,但意识却是清醒的,即我们清楚的知道自己正在做梦,这种特殊的精神状态通常涉及生动的、强烈的梦境以及特殊的知觉和感觉,如飞行、悬浮或身体。研究表明,这种有趣的现象是可以通过一些技巧进行引导的,比如冥想、催眠、药物等。Simor等人从认知神经学和现象学的角度分析了清醒梦的发生和维持,他们认为清醒梦与睡眠过程中出现的预测错误信号有关,当预测误差较高时,身体处于肌肉弛缓状态,就可以产生清醒梦。个体自身的意识和睡眠状态调节等因素可以调整对该信号的敏感性,这种预测错误信号会被传递到更高的处理层次以被减弱,然后多个感觉处理层级的加入会将梦境和身体相关的输入进行整合,通过自上而下(比如从大脑皮层到感觉神经)的控制,促进和稳固这种多感觉的整合。这样,就使得清醒梦的状态得以维持。当我们在睡眠状态下做梦时,由于信息的不匹配而产生的预测错误信号则可能会导致感官输入成为梦的一部分,或者清醒过来。
此外,睡眠与免疫力之间的相互作用也是众所周知的,尤其是感染性疾病会让我们感到疲劳,增加对睡眠的欲望,此时优质的夜间睡眠就是一味良药。因此,不管工作多忙,冬天已至,疫情未退,保证睡眠,尤为重要!Wish you guys a good sleep!
参考文献:
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Simor P, Bogdány T, Peigneux P. Predictive coding, multisensory integration, and attentional control: A multicomponent framework for lucid dreaming. Proc Natl Acad Sci U S A. 2022 Nov;119(44):e2123418119. doi: 10.1073/pnas.2123418119. Epub 2022 Oct 24. PMID: 36279459; PMCID: PMC9636904.