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作者:鄭智銘(2002-07-19);推薦:徐業良(2002-07-20)

認識睡眠

1.     睡眠與意識

在古希臘的神話故事中,睡神(Hypnos)與死神(Thantos)同是夜神(Nyr)的攣生子,經由身穿白衣睡神手中的罌粟花枝掃過便可一夜好眠,若輪到身穿黑衣的死神來臨便會永久地長眠。睡眠狀態與清醒的時刻相較,躺臥姿勢、活動量減少,呼吸減緩,意識與外界隔離等生理狀態,都不免讓人與死亡聯想一起。事實上,睡眠並不是像我們想像中如此沈寂,睡眠時大腦是持續不停地運作著,甚至伴隨著部分肢體動作,圖1是夜間睡眠時所拍得的連續照片,每晚我們大致在床上改變二十到六十次的睡姿。

1. 夜間睡眠連續照片[Ambrosino, M., 1984,]

睡眠學研究之父Nathaniel Kleitman將睡眠比擬為汽車低速空轉狀態,而非引擎靜止,他認為睡眠只是“對清醒狀態的間歇性暫時休止或中斷”,對心理學家而言,清醒與睡眠的都是屬於有意識的狀態,睡眠本身並不是代表全無知覺或暫時死亡的狀態,而是對周遭事物的監督能力降低而已。

2. 睡眠的功能

人的一生中可能有二十幾個年頭都是在睡夢中度過,一般觀念上總是將貪睡與懶惰、不上進劃上等號,古人焚膏繼晷地犧牲睡眠以求學問,減少睡眠似乎是上進努力的象徵,我們往往低估了睡眠的意義,而刻意減少睡眠增加活動時數。

芝加哥大學睡眠實驗室的Allan Rechtschaffen博士曾利用老鼠進行睡眠實驗,提供實驗組與對照組老鼠完全相同的環境、食物、水源,唯一不同的條件是剝奪實驗組老鼠的睡眠。實驗結果發現剝奪睡眠的老鼠食量是平常的兩倍半但體重卻下降了20%,實驗的前三天體溫下降了約0.5度,隨著實驗的進行身體失溫情形越來越嚴重,在21天後所有剝奪睡眠的老鼠全都死亡。在人類的剝奪睡眠實驗中也可以發現相同的失溫現象,在五十小時的缺乏睡眠後體溫僅有34.5度,我們無法直接地證明這就是老鼠致死的原因,經由醫師診斷發現儘管受剝奪睡眠者在有死亡危險前停止實驗,對身體生理與心理狀態的影響人是相當不樂觀的。

睡眠是一個普遍存在於生命體的一種生理狀態,以哺乳類動物為例,睡眠時間長如蝙蝠的20小時短至馬類的3小時睡眠時間。至今睡眠的功能仍是個謎,學者研究的方向認為睡眠可能具有修復、能量保存、躲避天敵、發展功能、行為固化與高等學習等五項功能:

(1)   修復理論:修復理論擁護學者認為睡眠是在進行修復身體系統的耗損。但是目前發現,一些器官系統在睡眠時甚至更活躍,而蛋白質的合成並不因為睡眠而增高。

(2)   能量保存:能量保存理論擁護學者認為睡眠是在保存能量。反對這的觀點認為代謝活動愈高,睡眠愈少。

(3)   躲避天敵:躲避天敵理論可以應證於許多物種的行為上。

(4)   發展的功能:嬰兒需要睡眠來幫助自身的發展,靠睡眠中進行特殊的神經網路的連結來達成這些現象僅存在個體沒成熟之前的狀態。

(5)   行為固化與高等的學習功能:近年來的研究發現,一些平常沒有辦法演練的行為,透過睡眠來達成,加拿大Peterborough大學研究人員利用觀察大腦活動的正子放射斷層掃描(positron emission tomography, PET)發現睡眠中產生夢境階段的快速動眼期(rapid eye movement, REM)的大腦活動圖像與進行學習時的圖像相似,研究人員推論睡眠中的REM時期是強化已學習事物記憶的重要時刻[Frank, 2001]

3. 睡眠的生理狀態

1929年德國精神科醫師Hans Berger成功地以至於頭皮上電極記錄腦波之後,至今腦波圖仍是研究睡眠最客觀的依據。睡眠中的狀態可以分為非快速眼動睡眠(non-rapid eye movement, NREM)以及快速眼動睡眠(rapid eye movement, REM)兩個狀態,每一個睡眠循環由NREMREM組成,一個晚上重複4~6次的睡眠循環[Coren, 1998]

睡眠學研究學者由腦波圖觀察,區分睡眠為清醒階段、NREM四個階段以及REM睡眠時期:

1.      清醒階段:當注意力十分集中時會出現14~30Hz的β波,而清醒時的腦波圖是屬於7~13Hz的α波,α波的出現不代表進入睡眠而是處於放鬆舒服的狀態。

2.      NREM第一期:接著慢慢進入NREM狀態的四個時期,NREM第一期α波降低50%以下,出現頻率更低的θ波(4~6Hz)

3.      NREM第二期:NREM第二期θ波更多,但仍屬於不規則的狀態,此階段的最容易辨別的特徵為K(K-Complex),這是因受外界(聲音等)或內臟蠕動等刺激0.1~0.5秒後,對刺激所產生的反應。

4.      NREM第三、四期:NREM第三期與第四期屬於深眠的階段,此時頻率1~3Hz的慢波(Slow activity)增加,稱為δ波,隨著睡眠深度增加,δ波頻率可能低至0.5~1Hz,波形呈現規律而緩慢的傾向。

5.      REM時期:結束深眠階段後由深慢慢移出至淺眠階段,隨後經常伴隨著REM階段。觀察REM時期的腦波可以發現與清醒時腦波相當類似,此時也是夢境發生的時刻,翻身與姿勢改變常發生於REM時期之後。

進入睡眠狀態之後的NREM時期,心跳減緩血壓下降,呼吸緩慢而淺,血氧量降低,腸胃蠕動與內分泌減緩,對養分與氧氣需求量與排泄物量均降低,身體動作減緩幾乎沒有眼球運動【洪祖培、林克明,1984】。

REM睡眠與NREM多方面仍是相似,但REM時期呼吸、心跳、血壓是呈不規則,而臉部肌肉完全放鬆,男性勃起,眼球快速動作。Czeisler[1999]等人指出人體體溫、褪黑激素、內分泌等均維持人體的日夜週期24.18小時,人類一天的體溫差距會超過1度以上,體溫最低點出現於午夜1點到4點,這是身體新陳代謝最緩慢的時候,第二低潮點為下午一點至四點間,這都是最容易入睡的時段。

睡眠生理週期也會隨年齡改變,圖2與圖3是睡眠隨著年齡而伴隨的睡眠週期、睡眠模式改變間的關係。圖2我們可以看出嬰兒時期睡眠週期是相當短暫的,而隨著年齡的增加睡眠週期會延長,圖3我們可以看出,成人時每一睡眠週期約為90~110分鐘,REM睡眠佔總睡眠的25%。隨著年齡變化,老年期NREM第三第四期的深眠階段時間減少,甚至消失,睡眠效率低於80%以下【戴玉慈, 1998】。

2. 年齡與睡眠週期【洪祖培、林克明,1984

3. 年齡與睡眠模式【洪祖培、林克明,1984

參考資料

Czeisler, C.A., 1999, “Stability, precision, and near-24-hour period of human circadian pacemaker”, Science, 284, pp. 2177-81.

Frank, M. G., Issa, N. P. and Stryker, M. P., 2001, ”Sleep enhances plasticity in the developing visual cortex”, Neuron , 30, pp.1-20.

Ambrosino, M.原著,芮景蘭、蔡美玲譯,1984科學新域,好時年,台北,pp. 209

Coren, S.原著,李永蕙譯,1998愛迪生的詛咒,大村文化,台北,pp. 43-61

洪祖培、林克明,1984睡眠及其障礙,水牛,台北,pp. 20, 22, 42-53

戴玉慈,1998老人護理學,國立空中大學,台北,pp. 56