《優雅老化的大腦守則》:為什麼人要睡覺?這些洞見對年老的大腦有重要關聯

《優雅老化的大腦守則》:為什麼人要睡覺?這些洞見對年老的大腦有重要關聯
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我們想讓你知道的是

電流的輸出改變了,分泌調整節律的荷爾蒙的能力消失了,上視神經叉核中產生節律的基因展現下降了。這些對睡眠和清醒都有可測量到的效應,尤其是褪黑激素和皮質醇的濃度。研究者認為這些改變對整個身體有廣泛的影響,最主要當然是影響你的一夜好眠,這是為什麼祖母無法一覺到天亮而孫子可以的原因。

文:麥迪納

抓住腦波節奏

這場神經上的足球賽——術語叫做相對歷程理論(opponent process theory) ——的特色在大腦的腦波,我們可用一種網狀的腦波儀來來偵測大腦表面的電流,藉此觀察到腦波。

白天由白隊完全掌控,你的大腦那時的電流形態叫做β波(beta wave,貝塔波);晚上當黑隊崛起時,β波就被比較放鬆的α波(alpha wave,阿爾法波)所取代,它使你愛睡,眼皮睜不開,最後你進入睡眠狀態。在這過程中,你的大腦往下經歷三個階段,逐漸到達深度睡眠(deep sleep)。這個最深度的睡眠特徵是腦波變得很大,叫δ波(delta wave,德爾塔波),這就是「慢波睡眠」(slow-wave sleep, SWS),在這個時候是很難把人叫醒的。我們的睡眠約九十分鐘一個週期(cycle),嬰兒約六十分鐘。

但是很難並不是不可能,事實上,在一個半小時之後,你的大腦會自動把你叫醒。很大、很慢的δ波開始退去,你開始沿著睡眠階段逐漸往回走,也就是說「越來越不想睡」。這時,你的眼球開始跳動,為什麼要跳,也沒有人知道,這個階段叫做「速眼動睡眠」(rapid eye movement, REM,又稱快速動眼睡眠)——事實上是速眼動睡眠一(REM-1)。它跟前面的深度睡眠在質上很不同,因此前面的睡眠叫做「非速眼動睡眠」(non-REM sleep,又稱非快速動眼睡眠)。在速眼動期你比較容易被叫醒。

但是如果一切正常的話,你不會醒來,黑隊會繼續主導局面,你經歷速眼動睡眠一陣子後,又重複前面三個階段,進入深度睡眠,大而祥和的δ波再度出現,使你在那裡再睡六十分鐘。

前面為什麼說速眼動睡眠——(REM-1),是因為它只是你那天晚上經歷很多階段的第一個,你基本上還會再經歷四個速眼動睡眠,那一夜才會過去。每一個速眼動睡眠後面都伴隨一組深度睡眠,只有在第五個速眼動睡眠之後,白隊才開始反攻,從黑隊手中奪回賽場,讓你開始白天的工作。兩隊之間的擺盪完全沒有暫停時間,不會插播廣告,即便你是千百個不願意,白隊白天就是要叫你起來,黑隊晚上就是要叫你睡覺。

直到你步入老年,情況開始有所不同。它們還是想維持這個你來我往的節奏,但是越來越力不從心。

上面是我們怎麼睡覺,但是為什麼要睡覺呢?這個答案就像你心情不好一樣的明顯。當你不睡覺時,你脾氣暴躁、容易生氣,一點小事就跳起來,最主要的是,你覺得累。所以睡眠一定跟充電、恢復體力有關,對嗎?

錯,至少一部分錯。生物能量的分析顯示睡覺時,只有節省一百二十卡路里的能量,等於一碗湯的熱量,而這都要怪你的大腦,因為它用掉你攝取能量的百分之二十,而且為了讓你活命,它得一天二十四小時、一週七天待命,全年無休。只節省一碗湯的能源實在不怎麼樣,所以恢復體力不是我們睡覺的原因。

那麼,為什麼我們要睡覺呢?從演化的觀點來看,在東非大草原上,即使躺下來睡十分鐘都是不智之舉,尤其在黑夜。然而,我們卻每天都躺在大草原上,麻痺不動幾個小時,而這個期間正是花豹出沒的時間,為了節省一百二十卡路里,這代價未免太大了。

直到最近,研究者才找出一些端倪,這些洞見對我們年老的大腦有很重要的關係。本章就兩個最大的突破點來談一下,我們為什麼要睡覺。

睡覺是為了學習(第一重大發現)

第一個突破來自記憶的研究。如你所知,你的大腦白天忙著記錄各種活動,有些可以忘記,有些很重要,有些需要時間做進一步的處理。你的記憶系統不停地在工作,大腦至少有兩個區塊在忙記憶的事情。

第一個是皮質,是大腦最外層的組織,像包裝紙一樣包覆著腦,跟智力有關。第二是海馬迴,我們前面經常提到這個形狀像海馬、深藏在皮質下的結構。這兩個地方彼此有神經迴路密切連接,當記憶形成時,電流在迴路上跑來跑去,像青少年在傳簡訊一樣互相交流。這個電流活動把記憶的碎片保留住,稍後再來進一步的處理。

稍後是什麼時候呢?科學家現在知道是「稍後的那天晚上,慢波睡眠的時候」。在你深度睡眠的時候,你的大腦重新活化白天的記憶,把那個貼著「稍後處理」的記憶拿出來,接著大腦會重複白天的電流形態幾千次來強化連接,固化這些訊息,這叫離線處理(offline processing)。假如你不重新活化這些記憶,這些記憶就不能保存太久。

這些研究發現無疑給我們投下一顆震撼彈,所以你需要睡覺不是為了休息而是為了學習。晚上當你眼睛閉上,沒有外界的訊息進來轟炸你、跟你搶注意力的資源時,是處理白天來不及處理的訊息的最好時候。

研究也發現睡眠有助於其他的功能,如幫助消化、維持免疫系統活躍。我們終於慢慢開始了解人為什麼要睡覺,不是因為我們需要休息(rest),而是我們需要重新啟動(reset),當你休息的功能出問題,重新啟動就變成一個挑戰了。

很不幸,這就是你年老時的狀況。

慢效應的酸液

我在樓下有個盒子,每次我看到它都會沮喪,因為裡面是我孩子小時候的錄影帶。

為什麼要沮喪?並不是因為影片的內容,那些錄影帶是我最珍貴的記憶,我會沮喪是因為影片的儲存方式,是VHS格式。我最近才發現,如果我把這些帶子留在原來的地方,就等於把它放在慢效應的酸液中,它們會開始化學侵蝕,隨著時間逐漸流失裡面的訊息。這種自然的分解並不是馬上產生,它跟環境的因素有關,如溫度、濕度。假如我什麼都不做,裡面的訊息就會流失——正確來說是會變得破碎。若儲存在六十度的溫度(假設濕度是合理的),十六年後,帶子會碎掉;若是增加溫度到七十度,那麼八年帶子就碎掉。而我最老的帶子是十九年,你說我怎麼會不沮喪?