最佳午睡時長出爐:30分鍾大腦"重啟"

2024-12-18 | 來源: 梅斯醫學MedSci | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

實驗設計分為兩個組別

為了確保實驗的嚴謹性，研究人員還用多導睡眠圖（PSG）來監測睡眠特征，比如腦電圖（EEG）、眼動圖（EOG）和肌電圖（EMG），確保獼猴的睡眠確實達到了非快速眼動睡眠（NREM） 1和2期，也就是我們常說的“淺睡眠”。此外，他們還通過深度神經網絡分析了獼猴的面部視頻，比如閉眼和下頜放松等特征，嚴格區分了“睡眠”和“清醒”狀態。

上圖：睡眠（Sleep）和非睡眠（No Sleep）狀態下獼猴的表現；下圖：PSG記錄的各項生理指標

實驗結果出人意料：睡過覺的獼猴任務完成表現更好了！它們不僅在所有任務中的總體表現提高，尤其是在辨別那些小角度旋轉（5°到20°）的圖片時，睡眠後的表現優於睡眠前。而未睡覺的對照組則沒有觀察到類似改善。這一發現表明，睡眠對感知任務的優化作用主要體現在復雜或具有挑戰性的情境中。

更有意思的是，研究進一步發現獼猴睡眠期間大腦裡的“慢波活動”（δ波）越活躍，獼猴醒來後任務表現就越好，相關系數高達0.72（P=0.0009）。這提示慢波活動可能在記憶鞏固和感知能力提升中起到了關鍵作用。

很多人可能覺得，是不是因為獼猴睡醒後更精神、更專注，所以任務表現變好了？研究人員也考慮到了這個問題。他們通過測量獼猴的瞳孔大小（用來判斷清醒程度）和伽馬波功率（用來反映注意力），發現睡眠前後這些指標都沒變（P=0.35和P=0.71）。換句話說，獼猴不是因為睡醒了才任務表現更好，而是睡眠真的讓它們的大腦在“後台升級”了！

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圖I：獼猴睡前和睡後任務表現的對比；圖J：行為准確率的動態變化；圖K：圖像辨別表現的變化

睡眠讓大腦既“同步”又“去同步”

短時睡眠不僅僅是閉目養神，更是一場“大腦優化”的深度工程。僅僅小睡30分鍾，就能觸發大腦低頻同步活動，像按下了“優化按鈕”，讓神經元群體協同合作、效率倍增！這種現象背後到底藏著怎樣的科學奧秘？

研究人員進一步探究了睡眠對大腦神經元群體活動的調節作用，發現睡眠不僅重新組織了大腦的局部活動模式，還深刻影響了跨區域的協作機制。

他們通過測量獼猴在清醒、睡眠以及無睡眠控制條件下的腦電圖（LFP）功率和神經元群體同步性指數（PSI），揭示了睡眠在信息處理與功能優化中的重要角色。結果顯示，清醒和睡眠代表了兩種完全不同的腦活動模式。清醒時，大腦就像高速運轉的“數據中心”，以處理信息為主，伽馬波（30-80Hz）功率顯著提升，而慢速的δ波（0.5-4Hz）功率則較低。

而到了睡眠狀態，大腦切換到“修復模式”，以低頻活動為主。尤其是δ波，作為非快速眼動（NREM）睡眠的標志性信號，功率竟足足增加了125.2%（P