科学家找到深度睡眠原因

2010-8-11 00:00 来源: 科学时报
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睡眠者具有更多用来保护大脑远离噪音的纺锤波

  为什么有些人可以在非常吵闹的环境下安然入睡,而另一些人只要稍有响动就会惊醒?其实,酣睡着分享着一个惊人的秘密,那就是一个忙碌的大脑。一项新的研究报告说,与浅睡眠的对照组相比,无论在什么环境中都能睡着的人,其大脑活动——这被称为睡眠纺锤波——更为活跃。研究人员表示,这一发现将带来提高纺锤波的技术,从而为浅睡眠者“睡得很香”提供了可能。

  睡眠纺锤波只在睡眠期间才会出现,此时大脑的波形减缓。科学家最初于上世纪30年代发现了这种脑电波,但是他们并未意识到纺锤波竟然与一个人的睡眠深浅有关。取而代之的是,几十年来,研究人员记录了浅睡眠者与深睡眠者在不同睡眠阶段的大量变化情况;深睡眠者被认为更多的是在深度睡眠阶段进行睡眠。

  从上世纪90年代开始,科学家发现了睡眠纺锤波的源头:丘脑,这是一个负责控制睡眠同时向大脑皮层处理和转达感官信息的大脑区域。美国哈佛医学院及波士顿市马萨诸塞州综合医院的睡眠学者Jeffrey Ellenbogen指出,纺锤波与丘脑之间的联系使得“前者在睡眠过程中输入的感官信息的调节上扮演了一个角色的假设变得合乎逻辑……但是没有人能够真的证明给你看”。

  于是Ellenbogen和同事邀请12名受试者在他的实验室中住了3个晚上。舒适的床铺、隔音的房间,受试者的第一晚就这样平静地度过,其间研究人员测量了他们的脑电波基点。然而接下来的两个晚上,研究人员则播放了14种不同的声音,包括马桶冲水的声音、大声交谈的声音、电话铃声以及交通堵塞的噪音,这些声音整晚被播放了40次到50次。研究人员逐渐增大每种声音的音量,直到每名睡着的受试者被惊醒为止。

  当研究人员将受试者睡眠纺锤波的形成——每分钟3到6个纺锤波,并持续一整晚——与唤醒他们的音量相匹配后,他们发现,那些纺锤波频率更高的睡眠者更难被唤醒。睡眠纺锤波似乎代表着丘脑当时正在阻止噪音到达大脑皮层乃至扰乱睡眠。研究小组在8月10日出版的《现代生物学》杂志上报告了这一研究成果。

  美国宾夕法尼亚大学医学院的睡眠研究人员Mathias Basner表示:“这是一项非常出色的研究。”他说,“我们在睡眠者对噪音的敏感度上看到了巨大的变化,这项研究为我们提供了一个标记,用来预测这一敏感度。”加利福尼亚大学伯克利分校的神经科学家Matthew Walker补充说,这一标记将能够被用来测定失眠者的睡眠质量,并评估睡眠疗法对他们的效果如何。

  Ellenbogen指出,对睡眠纺锤波有更多的了解将帮助研究人员设计出用以加深睡眠的药物或行为技巧。与此同时,一些问题依然存在。研究人员至今尚未搞清为什么有的人会比其他人形成更多的纺锤波,抑或丘脑到底如何保护一个睡眠者远离噪音。Ellenbogen接下来打算对这些谜题展开研究。