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透視睡眠的科學--《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2015/08/18 ・2182字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 536 ・七年級
Salaryman_asleep_on_the_Tokyo_Subway
Source: wikipedia

睡眠占了我們一生中三分之一的時間,攸關我們的生存,然而經過多年研究,科學家仍不完全知道我們為什麼要睡覺。睡眠的衝動能吞噬一切,如果我們被剝奪了睡眠,儘管處在可能危及生命的情勢下,最終還是會陷入沉睡當中。

睡眠在哺乳動物、鳥類和爬蟲類中相當常見,即使睡眠會妨礙我們執行進食、生殖及哺育幼體等任務,卻還是在演化中被保留了下來。這是因為睡眠和維持生命的食物一樣重要;沒有它,大鼠在兩三個星期之內就會死亡──和餓死所需的時間相同。

有很多理論解釋我們為何要睡覺,從一天活動後歇息的一種方式、一種節約能量的方法、又或者僅僅是打發時間的說法都有,但是這些理論皆有瑕疵。身體在我們靜靜坐著時也一樣能自我修復,晚上睡覺只為人體節省了約100卡的熱量,而且如果睡眠只是用來打發晚上無聊的時間的話,我們就不會需要在白天補眠。

缺乏睡眠造成的主要問題之一是認知能力下降;少了睡眠,我們的大腦根本無法正常工作。記憶、學習、規劃和推理都變得非常吃力。

睡眠可分為非快速動眼期(NREM)和快速動眼期(REM)睡眠。我們的睡眠絕大多數是NREM(約75%至80%),其特點是被稱為「睡眠紡錘波」的腦電波模式,與振幅高但頻率緩慢的德爾塔波(delta waves),這是我們睡得最沉的時候。

沒有NREM睡眠,我們形成陳述性記憶的能力會嚴重受損。深度睡眠對於將短期記憶轉移到長期記憶中儲存非常重要,同時也是身體釋放生長激素的高峰期,對於細胞複製與修復至關重要。

快速動眼期睡眠的功能還不明確;REM睡眠不足的影響沒有NREM睡眠不足嚴重,而且根據報告,缺乏REM睡眠的頭兩周對人類沒有太多不良的影響。

REM睡眠是我們能夢到最生動夢境的時期,但人類在NREM和REM睡眠中都能做夢。在NREM睡眠中,夢一般來說比較抽象,而REM睡眠期間的夢比較生動也有較豐富的情感。

一些科學家認為,REM睡眠讓大腦有一個安全的地方可以練習處理我們可能不是天天會遇到的狀況或情緒;在REM睡眠期間,我們的肌肉暫時癱瘓,防止我們針對這些情緒做出行動。其他人則認為,這可能是一種忘卻記憶或處理不想要的感情或情緒的方式。這些設想都有其缺陷,也還沒有人知道真正的答案。

接下來幾頁中,我們將深入探討睡眠的科學,並嘗試解釋沉睡大腦的奧祕。

睡眠周期

在夜間,每90到110分鐘你就會經歷一段包含五個不同睡眠階段的睡眠周期。

睡眠的五個階段可以藉由測量腦中電活動變化的腦電波圖(EEG)來區別。第一階段由你昏昏欲睡、飄浮在意識清醒與模糊之間開始,隨之而來的是淺睡眠以及接下來的兩階段深度睡眠。你的大腦活動開始變慢,呼吸、心跳速率、體溫下降,你變得越來越難清醒過來。最後,你的大腦再次活躍起來,恢復看來更像是清醒時的活動,此時你進入了快速動眼期(REM)睡眠;你最生動的夢境就在此時發生。這種睡眠週期整晚會重覆發生好幾次,每一次的REM睡眠長度都變得更長一點。

睡眠障礙

有超過100種疾病會妨礙人們一夜好眠。睡眠對我們的健康是必需的,所以干擾我們的睡眠品質或睡眠量都可能對日常生活造成嚴重的負面效應,影響生理和心理的健康。

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睡眠障礙可分為四大類型:入睡困難、難以保持清醒、難以維持規律睡眠模式的困擾,以及異常睡眠行為。

要經歷一番掙扎才能入睡或維持睡眠狀態被稱為失眠,這是睡眠障礙中最為人所知的一種;大約有三分之一的人在一生當中會經歷到失眠。

難以保持清醒或睡眠過度則比較少見。最有名的例子是嗜睡症;患者白天會感覺到過多的睡意,有時會無法控制的陷入短暫睡眠。

難以保持規律睡眠模式的困擾可能是因為外界干擾正常的日常作息規律,例如時差或輪班工作所引起。也可能是內部負責設定生理時鐘的腦部區域出問題所致。

異常睡眠行為包括夜驚、夢遊以及REM睡眠行為障礙的問題等。夜驚和夢遊最常影響兒童,往往隨著年齡增長而自然解決,但其他睡眠行為則會持續到成年。而REM睡眠行為障礙則是應該伴隨著做夢出現的肌肉麻痺沒有出現,患者因此隨著夢境而有所動作。

不同睡眠障礙的治療依據其特定困擾而異,而且可能簡單到只需營造出一個利於舒適睡眠的臥室環境即可。

如何一夜好眠

了解生物時鐘是擁有一夜健康睡眠的關鍵。

你的身體由一個稱為視交叉上核的內建晝夜主時鐘所驅動,每個周期設定為約24小時。這個生物時鐘由陽光設定;藍光照射到你眼中的特殊受體上,接著反饋到主時鐘和松果體。這抑制了睡眠荷爾蒙褪黑激素的製造,告訴你的大腦是該醒來的時候了。

暴露在光線中造成的干擾可能嚴重破壞你的睡眠,所以確保你的臥室越暗越好很重要。許多電子儀器產生的光線足以重設你的生物鐘,而深夜使用背光螢幕會擾亂大腦,防止褪黑激素產生,延緩睡眠。

確保你在早晨看到陽光有助於維持生物時鐘的韻律,即使在週末也遵守規律的睡眠時間有助於保持這種規律性。

另一個一夜好眠的重要因素是睡前放鬆。咖啡因和尼古丁等刺激物讓大腦保持警覺,會嚴重擾亂你的睡眠,甚至是酒精這類抑制劑也有負面影響;雖然能鎮靜安神,卻會干擾正常的睡眠週期,妨礙你得到足夠的深度及REM睡眠。

 

 

 

本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第11期(2015年8月號)

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知識大圖解_96
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從族群耆老的死亡,看見黑猩猩的「同理心」——《我們與動物的距離》

馬可孛羅_96
・2022/01/16 ・2063字 ・閱讀時間約 4 分鐘
  • 作者:法蘭斯・德瓦爾(Frans De Waal)
  • 譯者:陳信宏

人類為何會發展出宗教,其中一個最常被提及的原因便是我們對死亡的體認。我們對生命有限的理解,經常和「人類有沒有可能是唯一擁有宗教的生物」這個問題一起提出。我對這個問題沒有明確的答案,只能說我們沒有理由假設別的靈長類動物對其他個體的死亡一無所知。

如同巴諾布猿天堂裡的巴諾布猿,其他猿類也相當熟悉死亡與失去親友的現象。有時候牠們自己就是凶手,例如有一天那群巴諾布猿打死了一條劇毒的加彭膨蝰。那條蛇令牠們深感恐懼,只要一動就嚇得所有巴諾布猿往後跳開。牠們用樹枝小心戳牠,最後瑪雅才把牠高高拋起並且重重甩在地上。值得注意的是,那條蛇死了之後,牠們的表現就完全顯示牠們並不認為牠會再起死回生。死了就是死了。幼猿開開心心地拖著沒有性命的蛇屍當成玩具,掛在脖子上,甚至撬開牠的嘴巴檢視牠巨大的毒牙。

加彭膨蝰,是一種毒性極強的噝蝰屬毒蛇,分布在非洲撒哈拉沙漠以南的熱帶雨林地區,它是世界上毒性最強的蛇類動物之一,擁有世界上最長的毒牙。圖/Wikipedia

那幕情景令我想起以前目睹過的一場黑猩猩狩獵行動。我們在坦尚尼亞的馬哈勒山脈(Mahale Mountains)跟隨一群黑猩猩,突然聽到樹上高處傳來一陣騷動。黑猩猩抓到獵物的時候會發出一種特殊的尖叫聲,單是這麼一種特殊聲響的存在,就顯示了牠們想要分一杯羹的意願。若不是這樣,保持安靜顯然才是聰明的做法。那陣尖叫聲吸引了其他許多黑猩猩聚集過來。有幾頭公黑猩猩抓到了一隻紅疣猴,這是黑猩猩難以自行捕捉的一種獵物,通常要團體合作才抓得到。

我抬頭透過枝葉的縫隙觀察,看見那幾頭黑猩猩在那隻猴子還活著的情況下就開始吃起牠的肉。由於黑猩猩不是「專業」掠食者,所以沒有演化出貓科動物那種有效的獵殺技巧,而牠們對待獵物的方式也反映了牠們的同理心有時而窮,就和人類一樣。許多黑猩猩都聚集過來形成一種進食集合,包括生殖器腫脹的母黑猩猩,她們通常享有進食的優先權。那整個場景非常吵雜混亂,但所有成員終究都分到了一塊猴肉。第二天,我注意到一頭母黑猩猩經過,背上騎著一頭幼黑猩猩。牠的女兒開開心心地高高揮舞著一根毛茸茸的東西,我才發現那個東西屬於那隻可憐的猴子所有:一頭靈長類動物的尾巴成了另一頭靈長類動物的玩具。

黑猩猩對「死亡」的體悟

某天早上,蓋扎.泰萊基(Geza Teleki)跟隨一群黑猩猩行動,聽到遠處傳來刺耳的尖叫聲。六頭公黑猩猩狂野地來回猛衝,一面發出「喇啊」的叫聲,迴盪在山谷之中。在一條小沖溝裡,只見瑞克斯(一頭公黑猩猩)的身軀一動也不動地癱倒在亂石之間。泰萊基雖然沒有看到他跌落的過程,但覺得自己目睹的乃是這頭公黑猩猩從樹上跌落而摔斷脖子所引發的最初反應。

幾頭黑猩猩停下來看了看瑞克斯的屍體,然後猛力向外衝,並且朝四面八方丟擲大石塊。在那樣的喧鬧狀況下,黑猩猩紛紛互相擁抱、交合、撫摸以及輕拍,臉上則是咧開嘴露出緊張的表情。接著,牠們又花了不少時間盯著屍體看。一頭公黑猩猩在一根樹枝上俯身看著屍體,發出嗚咽的聲音。其他黑猩猩則是觸摸或者嗅聞瑞克斯的屍身。一頭青年母黑猩猩更是一動也不動地靜靜盯著他的屍體看了整整一個小時以上。經過三個小時的擾攘之後,其中一頭年紀較大的公黑猩猩終於離開那片林中空地,朝下游走去。其他黑猩猩一一跟上,慢慢離開,同時不斷回頭望向那具屍體。

猿類面對死亡的反應已有愈來愈多的報導敘述。二○○九年,桃樂絲死後的一張照片在網路上爆紅,因為她的遺體引來保護區內黑猩猩群的圍觀,猩群們相當專注(但靜默得令人發毛)。這在蘇格蘭的布萊爾德拉蒙野生動物園(Blair Drummond Safari Park),一頭名叫潘希的年老母黑猩猩死亡了,其過程透過影片仔細分析,原來在她死前的十分鐘,其他黑猩猩為潘希理毛或者撫摸了十幾次,潘希的成年女兒也整夜陪在她身旁。潘希死後引起的反應從猩群成員觸碰她的嘴巴與四肢(也許是想要檢視她是否還在呼吸或者是否還能動)到某頭公黑猩猩猛擊她的遺體,這種行為也曾經在其他黑猩猩死亡之後被人觀察過。

這種表現看起來雖然像是麻木不仁,卻有可能是一種想要喚醒死者的行為。猿類面對死亡的反應通常綜合了兩件事,一是對死者的毫無回應感到挫折,二是繼續測試看看還有沒有辦法引起死者的回應。不過,圍聚在死者身旁的大多數個體都會默不作聲,彷彿意識到發生了什麼可怕的事情。研究人員觀察潘希臨終前的狀況之後,得出的結論指出:「黑猩猩對死亡的體認受到了低估。」

——本文摘自《我們與動物的距離:在動物身上發現無私的人性》,2021 年 12 月,馬可孛羅

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