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困意的两股力量:褪黑素与睡眠压力

你为什么一到夜里就犯困——而辛苦了一整天后会更困?原来此刻有两股截然不同的力量在同时推着你,而它们几乎从不被彼此混淆。一股是一座时钟:一种夜间分泌的化学物质,它在说「天黑了,是夜里了」。另一股是一种压力,你醒着越久它积得越高,就像沙在沙漏里堆起,而你一睡,它便流走。这篇导读把这两股力量拆开,看清各自由什么构成,解释一杯咖啡为何能挡住其中一股——再把它们重新合到一起,揭示那个简单而优美的模型,它解释了一夜睡眠的时机与深度。

是两股推力,不是一股

有一个谜题,你一旦察觉就再也甩不掉。深夜里你会犯困——这很合理,天黑了,又晚了。可你若熬一个通宵,怪事就来了:临近天亮时你竟然又觉得*更*清醒了,尽管此刻你已醒得更久、压根没睡。醒得越久,怎么反倒越不困?答案是:困意并不是一种由单一原因引起的单一感受。是两股各自独立的力量在同一时间推着你,而它们各按不同的时间表运作。把它们分辨开,整个睡眠便豁然聚焦。

科学家用一对安静的字母给这两股力量命了名。一股是过程C,C代表*circadian(昼夜节律)*——一天的节奏。这是时钟那一股:它不管你醒了多久,只在乎现在几点。它在夜里递给你一波困意,到白天又递给你一波清醒,以大约24小时为一圈循环,像一道潮水,无论你下没下水都自顾自地涨落。另一股是过程S,S代表*sleep(睡眠)*,或*homeostatic(稳态)*。这是欠债那一股:你每多醒一个钟头,它就爬高一点;你每睡一个钟头,它就流走一些。熬夜到天亮时那份意外的清醒,不过是过程C正摆回它白天的高峰——有那么一阵,它压过了依然居高不下的过程S,于是你错觉自己清醒了。

过程C:报夜的信使

上一篇导读里,你认识了身体的总钟——脑中一小撮细胞,叫[[suprachiasmatic-nucleus|视交叉上核]],即SCN。它守着接近24小时的时间,每天清晨借由眼睛传入的光重新对表。可一座只*知道*时间的钟,若不能把时间*通报*给身体其余部分,便毫无用处。于是当夜幕降临、SCN读到「天要黑了」,它便向脑深处一个小小的腺体——[[pineal-gland|松果体]]——发出指令,那腺体则以向血液中释放一种激素作答:[[melatonin|褪黑素]]

关于褪黑素,最该弄明白的一点是这个,因为它几乎总被讲错:褪黑素不是身体自制的安眠药。它不会把你打晕。它真正的职责是当一名*信使*——一种天黑后涌入血流的化学物质,它静静地告诉每一个器官、每一片组织:*「现在是夜里了。」* 不妨把它想成打烊时分身体透过扩音器发出的通告:它本身并不锁门,只是告诉所有人夜已开始,而这让门更容易关上。褪黑素在你惯常就寝前一两个钟头开始上升,在深夜达到高峰,临近清晨褪去——一道平滑的夜间隆起,标出「夜」落在身体之钟的哪一处。

过程S:你醒着便不断蓄满的沙漏

现在轮到另一股力量,那股和当下几点钟毫无干系的力量。你的大脑是一座猛烈的小火炉:哪怕在歇息,它也烧掉惊人的燃料,而像任何引擎一样,它会留下废气。这些副产物之一,是一种叫腺苷的小分子。当你醒着、你的神经元整天放电时,腺苷便缓缓在脑细胞之间的空隙里积起。它积得越多,你的眼皮就越沉。这道不断上涨的化学残余之潮,*正是*那种因醒着而疲倦的感觉——科学家称之为[[adenosine-sleepiness|腺苷睡眠压力]]

最妙的部分,在你终于入睡时发生。睡眠期间你的神经元放电大为减少,大脑把积下的腺苷清走,水位重新落回近乎归零——沙漏被翻转、被倒空。你醒来时压力很低,于是整个循环重新开始。这种自我平衡、即用即付的安排——醒时烧掉、睡时清空——正是[[sleep-homeostasis|睡眠稳态]]的核心:身体那股要让每一段清醒都对上一段相称睡眠的驱力。睡得太少,欠债便结转过来;你这一天还没开始,就已经站在半山腰上了。

而这恰恰是你早晨那杯咖啡施展身手之处。咖啡因并不添加能量,也不清除腺苷——它是个骗子。腺苷之所以让你犯困,是因为它嵌进你神经元上一些特殊的卡槽,就像钥匙插进锁;每一个腺苷卡进去,就是在告诉细胞冷静下来、慢下来。咖啡因偏巧形状恰到好处,能滑进那些同样的卡槽,却不把锁转动。它当作一把空白胚子坐在锁孔里,挡住真正的腺苷进不来。压力依然在那儿——你只是把通报它的警报捂住了。这也是为何咖啡因带来的提神是借来的、不是白得的:等它终于失效,这期间堆积的全部腺苷会一下子涌进此刻空出的锁孔,倦意便重重砸下。

把两股力量相加

现在来看,当两股力量在一天之内同时运转,会发生什么。从你醒来那一刻起,过程S——压力——便开始攀升,一个钟头接一个钟头地升,升上一整天。与此同时过程C——时钟——做了件巧妙的事:在白天,它主动推送*清醒*,一个稳定的促醒信号,随着压力增长而升高,与之抗衡,把你撑直。一天里大半时候,时钟的促醒之波恰好抵消上涨的压力,于是你感觉还算平稳。等到傍晚,时钟的促醒信号退去,由它那带着褪黑素印记的「夜」之波接手——刹车松开了。再没有什么拦着,一整天积起的压力便以全部分量一下子落下,这合在一起的骤降,正是把你卷入睡眠的那股力。

  level
   ^                              _ _ _ _  clock alerting (C)
   |   pressure (S)  ___________ /          falls away at night
   |              __/          \
   |          ___/  . . . . . . \ . . . . . melatonin "it is night"
   |       __/    (C holds you up)\           rises after dark
   |    __/                        \______
   +---+-------------------------------+--------->  time
      wake        midday        evening   SLEEP
                                          (S high, C brake off)
一天之内:睡眠压力(S)自醒来起稳步攀升,同时时钟的白天促醒(C)也升高来抵消它——于是你保持平稳。到夜里,时钟翻转到它那带褪黑素的「是夜里了」相位,促醒的刹车松开,一整天的全部压力便冲决而入,带你进入睡眠。

这两股力量决定的不只是你*何时*入睡——它们合在一起,还塑造睡眠*有多深*。当睡眠压力高耸入云——比方在漫长的一天之后,或漏掉了一夜——睡眠最初那几个钟头会异常地深,满是最深阶段那种缓慢、沉重的脑波,因为大脑正急着把积压清掉。随着夜深、压力流走,睡眠自然变浅。与此同时,时钟从夜的尾端掌管全局:那些较浅、富含梦境的阶段在临近清晨时拉长,调谐于你在[[circadian-rhythm|昼夜节律]]上所处之处。时机出自那一次交接,深度出自那股压力——一个利落的模型,两股简单的力量。

把这模型用起来

一旦你能把这两股力量分开来看,睡眠那些古怪的小脾气便不再古怪。下面是同一个模型,翻成日常生活里的建议来读。

  1. 那个毁掉你夜晚的午后小睡并不神秘——它过早放掉了你的睡眠压力(S),于是到了就寝时分,沙漏只剩半满,剩下的压力已不够把你按入睡眠。
  2. 深夜的咖啡靠堵住腺苷的锁孔(S)让你睡不着,深夜的屏幕则靠骗过时钟、使它扣住褪黑素(C)让你睡不着——两种不同的破坏,同一个难眠之夜。
  3. 时差是这两者之间的一场角力:你的压力(S)会立刻跟上墙上那只新的钟,可你体内的时钟(C)仍对着你离开的那座城市——于是这两股力量会闹好几天别扭,直到C追上来。
  4. 固定的起床时间,是你手里最有力的那根杠杆,因为它把时钟(C)锚定住,让一整天的压力(S)按部就班地累积——两股力量对齐,就寝时分的困意便如约而至。