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当你老了,睡不好了,炉火旁打盹:这是咋了? 精选

已有 2775 次阅读 2017-5-5 04:38 |系统分类:科普集锦

原载于“赛先生”微信公众号,题为“睡不睡:与老不老有何相干?还与男女有关?”

不知历经几世几劫,人类总算建立起了日出而作、日落而息的生活节奏;即便住在现代不夜城,人累了也得美美的睡一觉。然而,细究起来,大家习以为常的“睡眠”却并不是一件简单的事。别的不说,单就“人为什么需要每天睡觉?”这个问题,就足够我们琢磨一阵子了。要知道,在远古自然环境当中生存的人类,“睡一觉”可是担着命丧狮口的风险啊!

还有一件值得琢磨的事:当人的年纪大了,睡眠会变得越来越少。宋代大诗人陆游有《晨起》诗云:

“衰老少睡眠,睡晚觉常早;

五更揽衣起,漏鼓犹考考;

青灯耿孤影,不睡坐亦好;

读尽一编书,南窗朝日杲。”

今天,我们可以从现代科学的角度,细究一下“睡眠”这件司空见惯却并不简单的事,谈谈“衰老”与“睡眠”的关系。

睡眠分为哪几个阶段

按现代科学的睡眠理论,“一觉”可不是睡过去,然后醒过来这么简单,根据脑电波以及其他一系列生理指标,它分为快速动眼(Rapid Eye Movement,REM)睡眠期和非快速动眼(non-Rapid Eye Movement,NREM)睡眠期两个阶段。在快速动眼睡眠期,眼球会快速移动,大脑活动与清醒时类似,呈现快速、低电压去同步化的脑电波。多数醒来后能回忆起的栩栩如生的梦都是在这个阶段发生的。而这一时期身体肌肉放松而至“瘫痪”,所以睡者梦中虽然可以上天入地,飞檐走壁,身体却是动不了的。

REM睡眠在生理学上面与其他的睡眠阶段极为不同,REM以外的睡眠阶段被称为非快速动眼睡眠(NREM)。在这段睡眠期间,大脑的活动下降到最低,使得人体能够得到完全的舒缓。不同于快速动眼睡眠,NREM期间眼球几乎没有运动,做梦也很少出现,肌肉也并不会麻痹,人体处于副交感支配的状态。

非快速动眼睡眠可分为4个时期:

1期:睡眠的开始,眼球有缓慢运动。 属于半睡半醒,有强烈的疲劳感。

2期:进入无意识阶段,不过很容易清醒过来。眼球不再运动,而作梦在此时也极少出现。在脑电图上,脑电波偶尔会呈现较快的脑波,称做“睡眠纺锤波”(Sleep Spindle)[图1B]。

3期:第2期与第4期之间的过渡期。

4期:慢波睡眠,也即深度睡眠。作梦明显多于其他非快速动眼睡眠期,不过比起快速动眼期仍少许多。相比REM睡眠期,其脑电脑波较不连贯,也不甚明显(慢波)。梦游通常就发生在这个时期。

当你老了,只是睡的少了么?

在日常生活中我们很容易就能感受得到,人一上了年纪,特别是年过半百,觉就越来越少了。但从科学的角度,睡眠随年纪的变化可不是一句“越来越少”就能概括了的,从图1A我们可以看到,细究起来,其中互有联系的变化或有9种:1)睡眠提前,比如更易早睡早起;2)进入睡眠所需时间更长;3)总的睡眠时间变短;4)睡眠更加片段化,常常醒来,且更难再入睡;5)睡眠更浅,更容易被外界干扰;6)NREM的慢波睡眠,也就是深度睡眠时间减少;7)NREM浅睡眠第1和2期时间变长;8)NREM-REM睡眠周期时间变短,次数变少;9)夜里醒着的时间变长。结果呢,老人白天打盹小睡的频率也显著增加,相较年轻人,一般50到64岁增加10%,75到84岁的老年人增加25%。调查显示,有约1/4的人感到这些瞌睡影响他们日常工作生活。



1. A)年轻人(上)和老年人(下)在9小时的睡眠时间内,所呈现的不同睡眠阶段的典型周期变化;B)年轻人和老年人在脑电波图中所呈现出的慢波和睡眠纺锤波在大脑不同区域的变化。

老年人睡眠的主要变化发生在NREM睡眠期,而REM睡眠期的变化较小,且更多发生在80岁以后,或者表现为某些神经退行性疾病的症状。脑电波显示最显著的脑电波变化来自NREM睡眠期的慢波和睡眠纺锤波[图1B]。

人到中年,慢波活动——包括强度和密度——都开始显著下降,到老年更加明显,其中大脑前额叶皮质部分的慢波活动变化较大脑其他部分尤其明显。慢波活动与我们长时间清醒之后想要睡觉的内在生理驱动力密切相关。醒着时间越长,身体就越想睡觉[图2A],入睡后大脑慢波活动也就越强。入睡后第一个NREM睡眠周期的慢波活动最强,随后呈指数性周期下降,睡意从而得到释放[图2B]。老年人生理上睡眠平衡的调控发生变化,一来睡觉的欲望不如年轻人累积的强[图2A],入睡更难,二来睡着后慢波活动的释放也不如年轻人快意[图2B],睡醒也容易犯困。

随着年龄增长,另一个显著的脑电波变化发生在睡眠纺锤波。睡眠纺锤波产生于NREM睡眠第2期,表明大脑处理功能开始得到抑制,以保持稳定的睡眠状态。随着年龄的增长,睡眠当中睡眠纺锤波产生的次数、每次持续的时间、波峰的强度都发生了明显下降,这些随年龄引起的变化在睡眠的最后一个周期更为明显。

需要指出的是,与年轻人相比,虽然产生的睡眠纺锤波下降显著,老年人的NREM睡眠第2期持续时间并没有发生显著变化。另外,老年人NREM睡眠的变化主要发生在深度慢波睡眠第3、4期,因此,虽然老年人总体的NREM睡眠时间与年轻人差不多,但是这期间其慢波的强度和密度都发生了显著变化,因此,分别从宏观(睡眠时间、周期)和微观(脑电波变化)上来看,年龄增长所引起的睡眠变化实有诸多不同之处。

总而言之,与年轻人相比,老年人的睡眠时间和睡眠质量都有所下降。当然,睡眠质量也会有个体差异,有些老年人睡眠并未受太大影响,也有年轻人整日晨思昏昏,睡眠也不一定好到哪里去。


2. A)年轻人(绿色线)和老年人(橙色线)在一天当中内在的睡眠驱动力(homeostaticdrive to sleep)——睡眠压力的变化;B)左图,白天年轻人(绿色线)和老年人(橙色线)的主观睡意水平变化;右图,年轻人(绿色线)和老年人(橙色线)入睡后慢波活动的水平和释放;C)年轻人(左)和老年人(右)神经细胞外的腺苷酸(adenosine)水平差异,以及神经细胞上腺苷酸受体的表达水平差异。在白天清醒状态下,腺苷酸水平的持续升高通过其受体,向大脑传递睡眠压力信号。而老年人由于其受体表达水平下降,大脑对腺苷酸的积累,失去敏感性。

关于睡觉,也讲究男女有别

与年轻人比,虽然老年人的睡眠发生了很大的变化,但其个体差异在一定程度上表明,年龄不是决定睡眠好坏的唯一因素。与衰老过程相关的很多因素都影响年龄增长所引起的睡眠时间和质量的下降,性别因素即其中之一。与女人相比,老男人所受的伤害更加刻骨铭心。

一项研究对2500多位37岁到92岁 的人的睡眠进行了比较,结果清晰地表明年龄对睡眠时间和质量的影响。不过,当把男性和女性分开来研究,新的差异就出现了:与年龄低于55岁的男性相比,年逾古稀的男性,其深度慢波睡眠期下降了50%,相应的NREM浅睡眠第1、2期显著增加,相反,在这两方面女性都没有显著变化[图3A]。70岁以上男性深度慢波睡眠的“差劲指数”是同龄女性的3倍。而在快速动眼睡眠期,男性和女性之间并没有表现出差异,说明这个快速动眼睡眠期随年龄的变化与性别无关。

不过,在人的一生当中,性别从什么时候开始对睡眠产生显著影响,还不甚清楚。20多岁的年轻男性和女性的非快速动眼睡眠期并没有表现出显著差异,35岁以后差异就开始出现了。慢波活动的脑电波图也呈现出类似的变化:与20几岁相比,30多岁的男性慢波活动下降约50%,而女性只下降了约25%。

虽然我们对造成睡眠上男女差异的生物学原因还不是很清楚,但一些科学研究结果也能够让我们得以初窥端倪。随着年华老去,调控睡眠的很多神经细胞会慢慢衰老,功能退化,这也是老年人睡眠时间和质量下降的主要原因。很多研究表明,男性神经细胞功能的退化比女性更严重。例如,下丘脑的视前叶区域调控非快速动眼睡眠,年轻的时候,位于这片区域的神经细胞数量,男性远远多于女性,而这种差异到老年却消失了,说明男性的神经细胞退化更快。另外,其他一些睡眠相关的神经细胞数量的减少也呈现了同样的性别差异[图3B]。


3. A)男性(蓝色)和女性(粉色)慢波深度睡眠随年龄的变化,男性下降程度明显高于女性;B)男性(蓝色)和女性(粉色)的老年人(O)与年轻人(Y)相比,下丘脑多个区域神经细胞功能和水量的变化差异,男性明显较女性下降更明显。

哪些原因造成了神经细胞数量变化的性别差异呢?这一点还没有定论。男女之间生长因子和激素水平的差异可能是其中的一个原因。有研究发现,阉割或者变性的男性,其下丘脑视前叶区域的神经细胞数量下降到与女性相当的水平。另外,男女之间在生活方式和行为上的不同,比如饮酒和抽烟,也可能是造成神经细胞数量下降差异的原因。

有意思的是,从生理指标上来讲,睡眠时间和质量随衰老下降的程度男性明显要比女性严重的多,然而与之相矛盾的是,随着年龄增长,与同龄老男人相比,女性对自己的睡眠质量总有更多的抱怨——真可谓是“有一种没睡好,是女人自己觉得没睡好”——这到底是由于男女之间对同一事物的主观认识上存在偏见和差异?还是由于客观存在的男女生理差异?个中缘由,依然不甚明了。

当你老了,是否只是不再需要睡那么多了?

老年人睡眠变少是因为不再需要那么多的睡眠?还是由于衰老而不能满足身体对睡眠的需求了呢?

首先,研究发现,即便给老年人充足的睡眠时间,让他们一天在床上躺超过12小时,他们睡眠也比年轻人少;其次,在睡眠剥夺,或者通过实验手段抑制慢波睡眠的情况下,老年人深度慢波睡眠时间和慢波活动强度的反弹效应也不如年轻人明显,说明老年人生理上积累的内在睡眠压力要比年轻人低,而与此相关,第三,在同样缺乏深度慢波睡眠的情况下,在主观上和客观上,老年人更少受到犯困的影响。而且,在睡眠剥夺的情况下,去完成一些容易受睡眠多少影响的任务时,老年人也相对更少受到影响。这些都似乎说明,和年轻人相比,老年人可能确实对睡眠的需求量更少。

然而,如果换一个角度,再进一步的思考这些现象,这样的论断也不一定能站得住脚。

首先,实验观察到老年人的内在睡眠压力的积累比年轻人低,可能不是由于对睡眠的需求低,而是因为他们对实际存在的睡眠需求的敏感性出现了问题。实际上,内在睡眠驱动力的一个重要指标——神经细胞外腺苷酸的水平,在老年人大脑的很多睡眠控制区域都比年轻人高,而由于神经元上腺苷酸受体的表达水平较年轻人显著下降,不能做出相应的反应。也就是当老年人身体需要睡觉的时候,他们的大脑却没能及时察觉到[图2C]。

其次,在睡眠剥夺的情况下,老年人主观上觉得自己犯困程度比年轻人轻,并不能作为一个可靠的指标,因为它容易受到被测试者已有睡眠情况的影响,可能只是因为老年人已经习惯了缺乏睡眠的状态——也就是说,对于老年人和年轻人来讲,两者的基准状态就有高低差异。同样的,睡眠剥夺对老年人做事的影响相对较小的实验结果,也可能是由于两者基准不同造成的。在正常情况下,完成同样的任务,老年人本来做的就比年轻人差。换句话说,在这些测试中,年轻人是从好到差,老年人则是从差到更差,差别自然是在年轻人身上更容易显体现出来。

再者,在与睡眠相关的认知能力(比如学习新知识和长时程记忆增强)方面,老年人的表现要比年轻人差很多,很大程度上正是由于老年人不能满足自身睡眠需要,而不能更好地维持认知能力。

总儿言之,虽然在这个问题上科学界依然存在争论,还没有形成统一的认识,但现有的更多证据支持后者,那就是:不是老年人对睡眠的需求降低了,而是他们的睡眠能力下降了。

咦!写罢此文,已近午夜,而我依然睡意全无——不知这是我抓住了年轻的尾巴,依然可以熬夜,毋需早睡早起,还是我的大脑对一整天累积的睡眠压力已丧失敏感,开始步入少觉的中老年了?——呜呼,像这样复杂的问题,不去想它也罢!

参考资料

1. Sleep and Human Aging. Bryce A. Mander,Joseph R. Winer, Matthew P. Neuron, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2017.02.004

2. https://en.wikipedia.org/wiki/Rapid_eye_movement_sleep

3. https://en.wikipedia.org/wiki/Non-rapid_eye_movement_sleep

4. https://en.wikipedia.org/wiki/Slow-wave_sleep



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