读《Why We Sleep》
缘起
之前有段时间睡眠不太好，就想找本睡眠相关的科普书看下。毕竟想改善某些事物的话，最好能多了解它一点。在查看了豆瓣、Amazon、Goodreads 上面的评分后，选择了《Why We Sleep》。主要有以下几点：
- 评分不错
- 作者是哈佛专门研究睡眠的教授，几十年的科学研究经验
- 年份较近，对于快速发展的生物医学来说，越近说明知识靠谱的概率会高一点。
看了之后虽然感觉作者文笔一般而且比较啰嗦，不过在科普方面还是挺不错的。
概览
书的内容按照以下几章分布
- 是什么控制着我们的睡眠节律？
- 睡眠本身由哪些阶段组成？
- 影响我们睡眠节律的因素有什么？。
- 睡眠以及睡眠不足对人类来说意味着什么？探讨了为什么大自然会进化出睡眠，而这一天赐的机制到底是为了什么而生？
- 睡眠不足对社会的影响？这章比较无聊，不感兴趣的可以跳过
- 如何改善我们的睡眠?
是什么控制着我们的睡眠节律？
昼夜节律 / circadian rhythm
古时候的人们以为是太阳控制着睡眠节律，毕竟在没有人造光源的时代，大家都过着日出而作、日落而栖的生活，而随着科学时代的到来，人们的观念也逐渐发生了改变。
欧洲中世纪的人发现有些植物的枝叶会随着跟随太阳的轨迹而移动，他们以为是受到太阳光照的影响。直到 1729 有位法国科学家 Jean-Jacques d’Ortous de Mairan 针对 Mimosa pudica(含羞草)做了一个精妙的实验。因为含羞草本身不止枝叶会有向阳性，而且晚上会把叶子收起直到太阳升起时再展开，也因此被达尔文戏称为“sleeping leaves"。当时的人们以为是受太阳光照的影响，而他将含羞草密闭在一个黑盒中 24 小时，在中间打开小盒窥视发现植物的行为还是跟它在受光照时一样，因此猜测植物内部有独立的生物钟，而不仅仅是太阳光照的奴隶。而其后过了 200 年，才证实人类也存在着类似独立的昼夜节律。200 年，现在的我们是真正站在巨人的肩膀上，沐浴着智慧的光芒。
人类昼夜节律的发现要归功于两位勇敢的科学家。1938 年芝加哥大学的两个科学家 Nathaniel Kleitman 和 Bruce Richardson 准备进行一个疯狂的实验，带满六周的口粮和两张高脚床在世界上最深的洞穴之一的 Mammoth Cave 中居住并记录人类的睡眠周期。因为洞穴深处完全隔绝了阳光，是一个非常理想的实验地点。他们想要回答的是这样一个问题：当人类脱离自然光照后，他们的体温、睡眠周期同正常情况下有什么区别？他们最后在洞穴中居住了 32 天。在此间还有一件趣事，他们为了防止被洞穴中的生物侵袭，将床的四只脚都放在水桶里，因为大部分动物都不会涉水，也就避免了在伸手不见五指的深处床上爬满各种古怪的生物。32 天的付出带来的是人们对睡眠的全新认知：
- 人类存在内源性的昼夜节律
- 人类的昼夜节律具有一定的稳定性而且比 24 小时稍长。
现在的科学家通过大量实验，已经确认了成年人的昼夜节律大概是 24 小时 15 分钟，也就是说在没有外界参照的情况下，人类本身就会每天睡的越来越迟。这也解决了我很久以前的一个疑惑，为什么我以前经常每天会迟睡一点，然后不知不觉就熬夜到很迟了，原来人本身的昼夜节律就倾向推迟人本身的睡眠时间。
而我们之所以能维持 24 小时的生活节律是因为外部环境的影响。其主要作用的是太阳光照，但是定时摄入食物，温度的周期性变化，定时运动甚至人际之间的交往都有一定的作用，大脑会据此轻微的修改我们的昼夜节律。
昼夜节律的发现到现在己经有70多年的历史了，科学家也对它有了越深入的理解。昼夜节律本身由大脑内部命名为 suprachiasmatic(“supra, meaning above, and chiasm, meaning a crossing point of the optic nerves”. ) 的神经细胞控制。这群细胞的数量只有 2w 个，在大脑 1000 亿左右的神经元中占比微不足道，但却对我们的生理系统有着重要的影响。昼夜节律本声是由一系列的生理反应组成，包括体温周期性的变化、人类周期行的苏醒和睡眠等。人类的体温在凌晨 4 点左右逐渐升温，到下午 3 时左右达到顶峰，然后逐渐下降。所以一般下午 3 点作用是人体能的巅峰期。然后到了晚上脱离了光照后会逐渐分泌褪黑素，褪黑素作为吹响入睡的号角声，会导致一系列诱发睡眠的生理反应产生，伴随夜晚体温降低人就入睡了。这时到了早上受到阳光照射使褪黑素停止分泌加上体温的逐渐上升，人就从睡眠状态醒来。这就是昼夜节律在人的睡眠中所起的作用。
每个人都有自己的昼夜节律。据统计有 30% 的人为 “morning types”，即早起型，30% 为 “evening types”，即夜猫子型，剩下的人介于其中之间。
睡眠压力 / sleep pressure
为什么人们都说一年之际在于晨，白天刚起床的时候人会比较清醒呢？为什么我们熬夜到后面会越来越困，而如果你通宵到快天亮时反而没那么困，而到了第二天下午又很想睡觉？为什么喝了咖啡后会很精神，但是效力过去后又会非常困？这些现象的背后是什么生理机制在其作用呢?
随着现代医学的发展，人们发现人类大脑中有一个腺体，叫做 suprachiasmatic, 会分泌一种 adenosine(中文名腺苷，下面简称为睡意激素) 的物质，而这种激素正是人类产生睡意的来源。你感到困倦、昏昏欲睡都是这种激素在起作用，科学家把这种机制称为 sleep presure。而它跟昼夜节律一起正是决定人类睡眠的两大因素。
睡意激素在人醒着时开始分泌并积累在人的血液中，通过跟大脑中特定的受体结合而起作用，不断的对人施加睡眠的压力，而只有在睡眠时这种激素才会被从身体里清除。
而咖啡提神的原因也是因为它比睡眠激素有着更强的跟大脑中受体结合的能力。当人摄入咖啡因时，它会将睡眠激素从受体上挤开而自己跟受体结合，但咖啡因却不会使你产生睡意，因此人会感觉精神起来。你精神并不是咖啡提神，它只是将你原有的睡意暂时消除了。但是此时睡眠激素并没有被从身体里清除，还不断堆积在身体中，而更糟糕的是它的受体被咖啡因霸占了，导致它在身体里的浓度比平常更高，而一旦咖啡因的效力过去，高浓度的睡眠激素又会跟受体结合，人会感觉到比之前更困，这种现象被称为 ““caffeine crash”。
而咖啡因不只在存在于咖啡中，在茶、运动饮料、巧克力、冰淇淋中都广泛分布。而且咖啡因的在血液中的代谢半衰期在 5 到 7 小时左右，很可能你早上喝的一杯咖啡，到晚上还在你的血液中残留着 25% 的咖啡因，此时你很难将你晚上的难以入眠跟白天的一杯咖啡关联起来，咖啡因成了一个隐藏的黑手。
而早晨人会比较清醒是因为此时人体内的睡眠激素浓度随着昨晚的睡眠浓度不断下降，而刚起床时受昼夜节律的影响体温处在逐渐上升中，因此整个人都比较精神。
而熬夜到早晨没有那么困也是因为虽然睡眠激素还在积累中，但是到早上受昼夜节律的影响人的体温也处在逐渐上升中，所以抵消了一部分睡眠激素的影响，而到了下午体温下降加上高浓度的睡眠激素积累，便遇到了睡意的大爆发。
具体可以参照下图
睡眠本身由哪些阶段组成？
睡眠本身由两个阶段组成，分为快速眼动期(Rapid eye movement sleep: REM)和非快速眼动期(Not rapid eye movement sleep: NREM)。
人类以前并不知道由快速眼动期的存在，直到有一个科学家偶然发现为止。
快速眼动期人的脑电波比清醒时还活跃，而在非快速眼动期人的脑电波则比较和缓。人类做梦的阶段通常就发生在快速眼动期阶段。通常快速眼动期和非快速眼动期会交替出现，它们一起会组成大概90分钟的一个周期，通常在睡眠早期以 NREM 为主，在睡眠晚期，临近起床时以 REM 为主。
所以如果早起导致睡眠不足的话会损失一大部分的 REM。
影响我们睡眠节律的因素有什么？
咖啡因
具体参上，很多人睡眠不好其实是受到很久之前摄入的咖啡因到了晚上睡觉时还残留在身体里的影响，并不是真正的失眠。
酒精
人们认为喝酒助眠。作者在书里面驳斥了这个理论，喝了很多酒的人看起来是睡着了，但是通过监测他们的脑电波可以发现，说他们处于睡眠状态，不如说是“麻醉”状态。而“麻醉”状态本身并不能像真正的睡眠一样带来种种益处，只是一种自我欺骗。
温度
科学家曾做过实验，研制了一种可以控制温度的衣服给受试者穿着，然后通过调控衣服的问题来观察受试者的入睡时间，发现 18 度左右是比较适宜的入睡温度。低于 13 度或者过高的温度都会导致入睡时间延长。科学家提出的理论是人类起源于非洲，古时没有衣服都是裸睡，因此比较适宜非洲夜间 18 摄氏度左右的温度。
这边也解释了为什么晚上洗澡会比较助眠，洗完澡后身上残留的水珠蒸发时会带走热量，导致平均体温的降低，因此人也更容易入睡。
光照
人的昼夜节律会受到一部分光照的影响。科学家发现晚上只要经过灯光几分钟的光照就可以将褪黑素的分泌推迟 1 小时左右。而褪黑素正是人类睡眠过程开始的发令枪，由此也会干扰到人类睡眠。而且现代 led 灯中富含对人的干扰更严重的蓝光，不像以前的白炽灯接近太阳光，因此现代无处不在的光污染也会干扰人类正常的睡眠过程。推荐有条件的换用白织灯。
噪音
这个我觉得没什么好说的。不过科学家发现睡眠时播放一些特定的音乐可以对人的睡眠产生一定的影响，比如增强或者减弱对某些事的记忆里。
睡眠以及睡眠不足对人类来说意味着什么
我以前只是觉得睡眠是为了恢复人类白天的劳累所丧失的精力，并不清楚睡眠本身到底有什么具体的意义，因此自然也不知道睡眠不足到底有什么坏处。
作者首先探讨了为什么会有睡眠这种现象。睡眠占了人类一生中 1/3 的时间，而且在睡眠时人失去了对外界的感知，基本上丧失了自卫能力。在残酷的自然法则下，为什么人或者说大部分的动物都进化出了睡眠这个机制呢？睡眠本身一定有着极为重要的理由才能导致它能在那么多年的生物演化史中经受达尔文进化论的冲刷而屹立不动。
那睡眠本身到底有什么作用呢？虽然现代科学还没有揭开睡眠的全部秘密，但也产生了不少的收获，而这也是作者着力阐述的重点。
不睡眠会死
有些人得了一种特殊的病症，导致难以入睡，而且现代的一切药物都对他们不起效。在医学史上少数几个患有这个病症的人都在几个月的睡眠缺失后走向了死亡。
睡眠对记忆的作用
人在白天接受了很多信息，而睡眠就是大脑在晚上深加工这些信息的时候。哪些信息是没有意义需要丢弃的？哪些信息是最近可能用到的需要暂存起来的？哪些记忆非常重要需要长期记忆的？哪些记忆跟以前的记忆有关联可以联系起来的？这便是睡眠所做的事情。
睡眠不足会导致记忆力下降相信都可以理解，而睡眠充足会导致记忆力上升却是很少听到的理论。科学家找了一些受试者进行实验，一部分人在记忆一定量的单词后休息一段时间，但是不能睡觉，而另一部分人在记忆单词后进行几小时的短暂睡眠，然后测试他们对单词的记忆程度，有睡眠过的人对单词的记忆力远超过不休息的人。而重复这个实验，只是受试者变成晚上睡眠 6 小时和睡眠 8 小时两组，也可以得出同样的结论。
我常常背单词的，因此有更深的体会。有些单词你但是怎么都背不住，但是睡了一觉，在看到它时你自己还没意识到，单词的意思就自然而然出现了，就像魔法一样。
睡眠对理解力的提升
在 REM 阶段，人会做梦。而这也是大脑在不断对记忆进行深加工的阶段，大脑会将过去的储存的知识跟当前保存的记忆进行联想，看能不能找出深层次的关系。如果背过单词的应该可以理解，如果一个单词能跟一幅画或者一个动作、声音、感觉关联起来，那这个单词想忘记都比较困难。
大脑的机制也是类似，如果能找到记忆之间的关联性，则保存记忆的成本就会大大下降。而许多科学家也有对一个问题百思不得其解，但是某天做梦却突然梦到了解决方案。比如元素周期表的发明和 DNA 双螺旋结构的发现。而发现、建立、创造事物之间的联系，是创新和理解力的源泉之一。大脑作为一个网状结构，如果你能在其中建立更多关联，你的整个网络会更健壮，而当你遇到问题的时候也因此能激发大脑更多部分参与思考、联想、推理、理解。
睡眠减轻压力
在清醒的时候，人体内会产生大量的代谢废物和相关的压力激素。毕竟谁能在有意识的时候毫无压力、忧虑呢？而科学家观察到这些累积的废物大部分都会在睡眠时得到清除。睡眠不好的人相对脾气暴躁也更加容易抑郁，因为之前的压力激素和其他废物都没有得到合适的处理，不断在他身体里累积。
睡眠治愈心理创伤
人们常说时间会抹去一切伤痛，而这又是怎么实现的呢？正是通过一次又一次的睡眠，大脑对过往痛苦的记忆进行重加工，减轻了人每次回忆旧事时的心理创伤。而患有 PTSD 的人往往睡眠不好，因为他们这一机制受到了破坏，因此每次他们想到旧事就仿佛真的是旧事重现，而不是像大多数人一样一笑了之。
睡眠不足对社会的影响？
书里面举了一个美国夏令时和冬令时切换的时候人们会少睡或者多睡一个小时，导致当日全美交通事故发生波动的例子。
同时反对现在学校上学时间越来越早的变化，因为早起会干扰到深度 REM 的相关的睡眠质量，导致记忆力和理解力的下降。
同时建议公司上班时间更加的弹性化以便个人能根据自己的生物钟合理安排最高效的时间用于工作。
如何改善我们的睡眠?
书的结尾谈到了一些改善睡眠的办法，以下逐条列举：
- 固定睡眠时间，即起居有时
- 卧室不要摆放时钟和电子设备
- 除了睡觉不要呆在床上
- 在床上躺了 20 分钟还没有睡着的时候，起床做一些舒缓的事情，等有睡意了再上床
- 尽量使用白织灯，减少 Led 蓝光的影响
- 不要使用闹钟，如果不使用闹钟不能保证定时睡眠的话可以使用
- 不要摄入任何含咖啡因和酒精的制品
- 如果以上只能选一条做的话，选择第一条：固定睡眠时间
书里面还谈到对一些有睡眠障碍的人，比如很迟才能睡着，或者很早就醒了睡不着的，可以尝试使用 "Cognitive Behevier Theropy"，做法也非常简单：
- 不到非常困不要上床，如果上床不能马上睡着就起床
- 醒了要是短时间睡不着起床
- 非睡觉时间不要待到床上
- 如果晚上睡眠质量不好，白天不要进行任何小憩
可以看到更上面的建议非常类似，但是有一点重要的区别，就是“不到非常困不要上床”，书里面谈到这是为了积累足够的睡眠压力，在刚开始受试者的睡眠时间会缩短，但逐渐会慢慢恢复正常时间，并且他们的睡眠质量也得到了提高
结尾
所以作者在一开始就感叹，睡眠是大自然赐给人类最宝贵的礼物之一，是真正的“灵丹妙药”，更美妙的是你每天都有机会享受。可惜很多人不懂得珍惜，他们不知道他们失去了什么？
书中的建议我实行之后确实改善了我的睡眠质量，入睡时间变短而且睡眠质量得到提升。更重要的是它让我理解了睡眠到底是怎么一回事，而我们又怎么看待这占我们生命三分之一的睡眠？毕竟“知行合一”，真知方能真行。