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睡眠之謎:洗腦

2014/1/14 — 10:00

生命寳貴,我們卻將它的三分一交託給命運,睡覺去。

“To die, to sleep; To sleep, perchance to Dream” —Hamlet

人不能不睡——人類不眠紀錄只是十一天,實驗中被迫失眠的白老鼠捱不到兩星期就死去。亦可以肯定,睡眠必有演化的優勢,但是深層的需要和機制,一直是個謎。

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去年秋在 Science 期刋發表的一系列研究論文,開始揭開睡眠最後的一度面紗。

休息洗腦

百年前已有人猜想,正如運動後人體需要休息才能復原,秏 20% 能量的大腦也有同樣的需要。但要到 2012 年,Rochester 大學的 Maiken Nedergaard 實驗室團隊運用最新的染色及追踪技術(下圖),才發現大腦中有一個「膠淋巴」液體通道系統 (glymphatic system: glia+lymphatic),功能像淋巴系統,以腦脊液 (cerebrospinal fluid CSF) 將新陳代謝的廢物排出腦外。廢物分子滲透細胞膜秏用大量能量,不能和大腦正常運作並行,是需要睡眠的主要原因。

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Brainwashing: When mice sleep, fluid-filled channels (pale blue) between neurons expand and flush out waste. http://www.sciencemag.org/content/342/6156/301/F1.expansion.html

Brainwashing: When mice sleep, fluid-filled channels (pale blue) between neurons expand and flush out waste. http://www.sciencemag.org/content/342/6156/301/F1.expansion.html

隨後的老鼠實驗證實,睡眠時鼠腦細胞之間的空間擴大,讓大量腦脊液在鼠腦內流通「洗腦」。

研究結果 "Sleep Drives Metabolite Clearance from the Adult Brain” 最近發表後,Nedergaard 團隊已申請進行人類實驗,以證實人腦有相同的睡眠洗腦功能。

不用睡眠的新世界

城市人睡眠不足,大腦長年累月積存廢物,包括和老人癡呆症有關連的細胞,會造成永久傷害。明白睡眠的重要性和缺睡的代價之後,個人生活以至社會運作都應該重新安排。年青人需要九小時睡眠,發育時期睡眠週期更會推遲,強迫學生一早起身帶著滿腦廢物返學,怎能專心學習?公司慣性要求員工九點上班,人在腦未醒,在「食腦」年代不合時宜。

睡眠之謎解開後,未來新人類能否全天候為大腦排污,不用睡眠?我相信一定會。但勇敢的新世界來臨之前,還是不要冒險以日後腦殘的代價換取一兩小時的劣質半醒狀態。

這是我今年 New Year Resolution 之一:換了一個沒有 snooze 掣的鬧鐘,未睡夠就關掉再睡。

後記:大腦其它功能

除了洗腦之外,睡眠還有其它和記憶有關的功能,我早前曾另文介紹

睡眠功能最新解讀

睡眠令動物關閉意識,失去自衛能力,郤沒有在演化過程被淘汰,反而成為動物界最共通的需要及生存的必需。可是,科學家不但未能圓滿解釋這個自然界大秘密,最近更失驚無神「彈」出一個和現時主流認識相反的理論:睡眠時腦部仍保持高度活躍,並非要加強神經原 (neuron) 之間的結連從而增強記憶,反而是要將結連減弱,以免腦部線路太繁忙,浪費處理訊息所需的能量。換句話說,動物每天犯險及秏時去睡眠,只是為了讓腦細胞回復安全的基準狀態。我說得不清楚,看睡眠研究領域的權威科學家 Giulio Tononi(他的 Phi 學說,被認為是「唯一有前途的意識基礎理論」)親自解說:

詳看 Huffington Post 28.7.2013 或 Scientific America 22.7.2013 報導

伸延閱讀

Maria Konnikova, “Goodnight. Sleep Clean” New York Times, 11 Jan 2014

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