睡眠|“早鸟”和“夜猫子”的睡眠生物钟,可能是遗传导致的( 三 )


当波来得越来越慢,尤其像δ波,单位时间一秒钟震荡一次甚至一次以下,间隔越来越大,波形越来越慢,代表整个睡眠进入到最深的状态,也叫慢波睡眠 。
这是我们团队的仇佩缘和姜建博士记录的猴子睡眠数据 。他们很仔细地把猴子的睡眠数据整理成开灯20分钟,关灯40分钟的时间 。
睡眠|“早鸟”和“夜猫子”的睡眠生物钟,可能是遗传导致的
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观察它进入睡眠的情况 。我们把这一小时的睡眠记录缩短成1分钟的短视频 。
大家可以看到视频中的β波、α波一路切换到慢波的过程,中间间隔越来越大 。
下面橙色的线代表肌肉放电活动的量,睡眠以后肌肉基本上就不动,放电变少了 。
左上角的脑电波显示脑子仍然是很频繁地放电,还清醒、活跃 。
当下面的时间维度慢慢进入到12分钟、15分钟,到20分钟的时候用一个灰色的背景显示已经进入黑夜了 。
一般而言,在黑夜里,一小时之内如果能达到很显著的慢波积累,进入深度睡眠,代表睡眠是不错的 。
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像这里大家可以看到左上角的间隔慢慢变大,慢波慢慢形成,到了45分钟的时候间隔越来越大,越来越大,然后有很明显的集体放电的现象 。
这代表猴子基本在40分钟内就进入了最深的深度睡眠,这只猴子是相对健康的 。
关了灯以后能不能在一个小时内睡到深度睡眠,这是很重要的金标准 。
睡眠的必要性
为什么需要睡眠呢?想起来睡眠还是挺浪费时间的 。如果我们在野外生活,睡觉时还是挺危险的 。
在每年《SCIENCE》杂志公布的125个重要问题里“睡眠”名列第84位 。现在主流的看法认为睡眠是为了修剪、优化学习而存在的 。
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人每天在活动的时候肯定会产生一些学习信号 。
左边上面的图是白天的状态,会产生学习的信号,也会产生不相关的信号 。
比如今天大家来听SELF的讲坛,听到与生物节律相关的话题,会产生学习信号 。来之前,有人怕口渴,买了瓶水,这就比较像是无关信号 。
当事后提取信息的时候,你不需要想到买了一瓶水,才想到生物节律这件事情 。
更多是加固生物节律里“生物钟是怎么开始的”,“含羞草相关的实验”,然后慢慢地把学习强化 。
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具体可以看上面这张图 。当黄色的神经元决定跟新的信息(下面红色的神经元)相结合的时候,会通过像扣钮扣一样的方式串起来,这就是突触形成的过程 。
该忘记的事情,像上面橙色的连接就断开了 。
相对杂乱无章的事情,比如“上周二晚上你吃的什么饭”,很容易在晚间被修剪掉,因为这和知识相关的陈述性记忆并没有关联 。
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睡眠也是为了修复,我们每天大脑活动强度越大、工作力度越大的时候往往会产生一些“废物” 。
我们代谢的速度越快,产生废物的速度也就越快,当废物越来越多,大脑就得休息了,所以睡眠时间跟代谢速度是成正比的 。
有一个例子可以说明,左边的图可以看到大象和小鼠的代谢速度相差12倍,这导致代谢慢的大象每天只要睡4个小时左右,而代谢快的小鼠要睡12个小时 。
人介于大动物和小动物之间,需要的代谢速度高于大象,但远远低于小鼠,每天需要睡8小时 。
当然,更多的实验积累会得出更好的解答 。基本上,睡眠的功能就是修剪以及修复 。

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