知乎用户 网上都是各种个人经验分享，索性自己做了个睡眠方法和机理方面的文献综述，排版渣，内容乱，视心情慢慢更新。 %% 目录 %% 1. 总结 2. 睡觉的生理学过程 3. 睡多久足够？ 4. 什么人白天会困？ 5. 如何保持早起 / 保持日出而作日落而息的状态 6. 白天怎么打盹 7. 参考文献 %% 正文 %% 1. 总结 （1）如何科学地睡觉： 关灯、关手机滚上床盖好被子老实睡觉。如果想玩手机，就开灯玩爽了之后关灯关手机。 舌下含褪黑素可以辅助迅速进入睡眠，适合倒时差和轻度失眠；如需长期服用请遵医嘱。 早上闹钟响后第一件事是拉开窗帘，让自己处于一个光亮的环境中，这样可以迅速清醒。 （2）一些误区： 脑电波需要带上电极才能监测，手机上那些睡眠 APP 是没有这个功能的； 手机上各种睡眠监视 APP 一般原理是内置某种睡眠模式，传感器检测身体震动与内置的睡眠模式相匹配进行相应的修正得到你的睡眠模式，可靠性不高，其中的睡眠质量等结果只可参考，并不科学； 目前没有实验证据支持听到特定频段的声音可以促进人脑工作于 Alpha 波段，所以很多“睡眠音乐”起到的只是放松和安慰剂作用； （3）如何科学地午睡： 保持睡觉环境尽量安静（耳塞），黑暗（眼罩），凉爽； 从躺下到起床不要超过 30 分钟，白天不要在床以外的地方睡觉； 有计划地午睡：在一个相对固定的时间，相对固定的地点（床上）睡觉； 心理上不要觉得内疚，不要想着还有什么工作没做完，睡觉就是睡觉，醒了之后效率会更高； 可以喝完咖啡马上睡觉，这样等咖啡效果上来的时候你就会自动醒过来； （4）Fun Facts 影响人体自身生物钟的有两种因素：褪黑素和环境光； 人类生物钟长于 24h，接近 25h，所以向西飞比向东飞更容易倒时差，因为一天变长了； 睡眠分 N1, N2, N3, N4 和 REM 四个阶段，四个阶段循环出现，一次循环大概 90min，一晚上可以循环 4～5 次，N3 和 N4 是我们所说的深度睡眠，梦境出现在 REM 阶段。 睡眠一般以 REM 阶段结束，REM 阶段人的性欲是很强的，所以起床之后会那啥…… 2. 睡觉的生理学过程 睡眠模式大体上分为两种，REM（rapid eye movement, 快速眼动睡眠）和 NREM（非快速眼动睡眠），NREM 分 4 个阶段，1~4 段对应着越来越深的睡眠，不同阶段根据 EEG（脑电信号波形）、EOG（眼睛活动）和 EMG（肌肉状态）区分[1][2]，需要如下图测量： 可以看到睡觉状态的衡量是需要在脑部贴电极的，市面上的手机软件居然光凭几个离身体很远的传感器就能评价你的睡觉状态，实在是已经属于玄学范畴了。各种手环的测量也无非就是接触身体的活动，体温的变化进行睡眠状态的衡量，很难说科学，或者准确。 典型的 8 小时睡眠阶段如下图所示： REM 和 NREM 的区别如下图： 文字总结如下表（缩略图看不清楚，点开）： 简单翻译一下，就是 REM 更接近于清醒的状态，处于 REM 时人体心跳加快，血压增高（比 NREM 提高 30%），血液大量流向大脑，体温趋于环境温度，相比于 NREM，REM 阶段人体性欲增强。 REM 的标志是快速的眼部活动[4]，脑电波图上可以看到低压混合频率信号的出现。REM 阶段 EEG 信号最重要的特征是$\theta$波（3-7Hz）的出现，同时伴有慢的$\alpha$波。第一次 REM 一般会持续 1-5min，之后一次比一次长，整个睡眠过程会出现 4-5 次，一夜的睡眠是以 REM 结束，这也导致起床之后性欲很强。人绝大部分的梦都出现在 REM 阶段，80% 的可回想的梦出现在起床前的 REM 阶段，REM 对人的记忆巩固非常重要。 NREM 的四个阶段脑电波区别如下： 第 1 阶段 NREM 是一个其他状态到 NREM 的过渡过程，正常成年人的睡眠都是以此阶段开始。此阶段一般持续 1-7min，占全部睡眠时间的 2%-5%，处于此阶段时对外界环境敏感，稍有噪声即会被吵醒。此阶段脑电波电压低，频率广，但主要成分为 Alpha 波(8-13Hz)。人类日常活动时的波段就是 Alpha 波段。 第 2 阶段 NREM 每段约 10-25min，占全部睡眠时间的 45~55%（ATTENTION：NREM 是会循环的，所以 NREM stage 2 会出现很多次，此处比例没有问题）。相比第一阶段，第二阶段睡得更沉（需要更多外界刺激才能唤醒）。从 EEG 上可以看到，第二阶段已经出现标志性的睡眠波形（箭头处）。学界认为（hypothesized）这种睡眠波形在记忆的巩固过程中非常重要，研究表明睡前有记忆任务的受试睡觉时会更多出现这种标志性睡眠波形[3]。 第 3/4 阶段 NREM 一般被称为慢波睡眠(Slow Wave Sleep, SWS)，一般出现在睡眠过程的前 1/3。第 3 阶段 NREM 只持续几分钟，占睡眠总量的 3-8%，EEG 信号逐渐增强，低频分量增加（所以被称为慢波）。第 4 阶段 NREM 持续 20-40min，占睡眠总量的 10-15%，属于最深度睡眠（The arousal threshold is highest for all NREM stages in stage 4），EEG 信号最强，频率最低（beta 波，14-30Hz）。 所以再次回顾睡眠阶段图，一个人入睡之后, 先进入第一阶段, 然后进入第二、三、四阶段, 然后由深变浅依次回返。 当返回到第二阶段之后, 通常便出现快速眼动睡眠（REM）。然后又进入另一个睡眠周期, 由浅入深再由深变浅, 间以越来越长的快速眼动睡眠，如此往复。 一夜约有 4--5 个周期, 每个周期大约 90 分钟，第一个周期长些，以后的周期总时间变短，但 REM 占的时间越来越长。 生理学上觉醒状态的维持，简版的今天知乎日报上有（人为什么要睡觉？），详细的见文献[5][6]。简单说就是： （1） 如何入睡 睡觉过程（文献中一般用 process S 表示）主要是位于下丘脑视前区（preoptic area）的神经元关闭了唤醒系统（arousal system），使得人可以入睡。如果这些神经元缺失，就会导致失眠。除了下丘脑视前区之外，脑部其他区域，如传递身体相关信息的脑干下部，从大脑认知区域和情绪区域以及生物钟（视交叉上核，SCN）都对入睡有影响。人吃饱了就想睡觉不是因为胃肠蠕动脑部缺血，而是因为吃饱后葡萄糖水平升高导致下丘脑分泌下丘脑分泌素，下丘脑在下丘脑分泌素增多的环境下会嗜产生困意。 （2）如何醒来 清醒的过程主要是脑干的唤醒系统逐渐恢复活力，然后刺激大脑的相关区域，从而人可以一直保持清醒。有两种方式可以唤醒脑干的唤醒系统（有点绕，多读两遍），其一是脑桥上部的胆碱能神经元刺激了丘脑中负责向大脑皮层传输感官信息的部分，其二是脑干上部有单胺神经递质（去甲肾上腺素、5 - 羟色胺、多巴胺和组胺）的细胞进入下丘脑 hypothalamus（而不是 thalamus）。 最终，这两种方式导致所有的刺激传输到大脑皮层，刺激不同的神经细胞使其准备接受即将到来的各种感官信息。 但是睡眠的功能性意义到今天仍！不！清！楚！科学上更多的都只是假设和「通常认为」，缺少确切的数据支持。 然后，现在市面上各种 alpha 波 beta 波的睡眠辅助装置，我没有找到相关文献支持可以通过声波调节脑电波（关键词 alpha sleep help/regulate），唯一找到的文献还是说 alpha-2 干扰素可以帮助白兔进入深度睡眠（SWS）[10]。如果有谁找到相关文献请告诉我。 不过香氛对于睡眠是有帮助的，原因是香氛可以帮助你放松和舒缓下来，从而可以进入睡觉状态。 3. 睡多久足够 上图是人 0~85 岁所需睡眠时间变化与年龄的关系。从上到下依次是 Sleep Latency（入睡时间），WASO（刚入睡但还有意识的阶段），REM（快速眼动睡眠），SWS（慢波睡眠，对应 NREM 的第 3、4 阶段），和 Stage1, Stage2（NREM 的第 1 第 2 阶段）。 对睡眠时间的需求无法准确估计，而且样本差异性太大。比如下图： 其估计的婴儿睡眠时间达 16 小时，19-30 岁成年人睡眠时间略小于 8 小时。 所以综合几篇文献来看，大学阶段（20-25 岁）睡 480~500 分钟（略略超过 8 小时）足够了，长时间少睡或者多睡都会诱发很多其他的疾病。 4. 什么人白天会困 有很多原因，比如晚上没睡够，或者生病了，坐的时间太久，或者白天运动太剧烈[7]。比如文献[8]还提出白天睡得多(daytime sleepiness)和打鼾是导致女性高血压和糖尿病的高风险因素。 但是对于正常人来说，文献[9]对 994 名 21-94 岁女性和 840 名 24-92 岁男性进行了统计（样本居住在澳大利亚东南部的 Barwon Statistical Division，2001-2008 年期间进行的实验），结果为： 女性：14%（138 人）的女性有 EDS（白天嗜睡，excessive daytime sleepiness），她们相较于其他女性 BMI 更高，体重更重，同时也更容易患上代谢综合征（metabolic syndrome）。 男性：13.2%（111 人）的男性有 EDS，他们相较于其他男性腰围更大，有更大的概率患有代谢综合征（>60 岁的男性，年轻男性没有明确的数据表明 EDS 与代谢综合征有关）。 文章中 EDS 定义为 Epworth Sleepiness Scale 得分大于 10 的人，各位可以通过以下这个网址测试自己的 EDS：The Epworth Sleepiness Scale，大于 10 的就要小心了，你在白天想睡觉的欲望已经超越了正常范畴，有潜在的疾病风险。在 10 以下的属于正常困的范围，一般认为属于睡眠不足或者过度劳累，但是针对这个生理现象我没有查到相关文献，欢迎补充。 5. 如何保持生物钟 人体内部有一个钟来调节自身晚上入睡和白天保持清醒。我们的生物钟（circadian clock）周期为 24 小时，处于人脑的视交叉上核(suprachiasmatic nucleus, SCN)，如下图红框： 我们的视交叉上核大约有 10,000 个神经元，而整个大脑有 1000 亿（1 兆）个神经元，所以负责生物钟的 SCN 比针尖还小。 我们的生理节奏(biological rhythm)有两种，一种是 Exogenous rhythm（外源节奏），一种是 Endogenous rhythm（内源节奏），前者是受环境影响的，比如古时候日出而作日落而息，后者是人类自己作的，比如晚上我就是不睡觉就要打游戏，时间久了生物钟就不会再遵循外界环境。人类自身的生物钟稍长于 24 小时，所以每天都需要根据环境光来进行校准，来适应环境的变化。如果没有环境光的影响，就会这样（黑的是睡觉，白的是清醒）： 从第 10 天开始把受试与外界光源隔绝，置于常亮的环境中，则因为人的生物钟周期接近 25 小时，受试的睡觉时间会产生偏差，第 20 天已经完全是中午睡觉午夜起床的节奏了。这也是为什么往西飞一个时区比往东飞更好受（因为往西飞一个时区就是 25h/day，更符合人类生物钟）。 对生物钟影响最大的外界因素是光，人类对于环境光的感知传到 SCN（视交叉神经上核），塑造了外源节奏。但这种感知并不是通过人类通常情况下看东西用到的视杆和视锥传导的，而是通过视网膜神经节直接传到 SCN 的。 对生物钟影响最大的内在因素是褪黑素（melatonin），正常由松果体分布，夜晚褪黑素增多，白天降低，对日行和夜行动物都如此。所以日行动物睡觉是「褪黑素增加了，该睡觉了！」，而夜行动物是「褪黑素增加了，该起床了！」。褪黑素可以通过外用药物调节，因此人需要睡觉的时候，舌下含一些褪黑素就可以了。实验证明褪黑素不仅对人有效果，对羊，老鼠，鸟和蜥蜴都管用。目前可以利用褪黑素辅助盲人们调节生物钟。但目前长期服用褪黑素的副作用未知，科研人员不建议在无医嘱的情况下服用褪黑素（Potential side effects of long-term administration of melatonin remain unknown, and its unsupervised use by the general public is discouraged）。 生物钟的外在表现是人类体温，睡觉时体温会逐渐降低，然后再逐渐回升，如下图： 生物钟也会导致各种各样的现象，比如（1）周一早上感觉难过（2）季节性情绪失调（3）倒班工作。 So，说了这么多，调节生物钟被证实有效的有两种办法： （1）光刺激：晚上睡前不要在黑暗的条件下看手机和电脑，环境的暗和屏幕的亮会给 SCN 错误的信号：现在是白天，不该睡觉。白天起床第一件事儿是打开窗帘，让阳光照到自己脸上，马上就能清醒过来了。所以睡觉要在阳面睡！ （2）褪黑素：睡前舌下放一片，调节过来后就不要服用了。 综合使用以上两种方法，睡前关灯服用褪黑素，早上起床就到亮的地方去（让环境变亮），短期即可调整好生物钟。 6. 如何打盹 （Napping may not be such a no-no，以下翻译自哈佛医学院官网的这篇文章） 上文说过，白天嗜睡是病，得治。但是 EDS 是指白天在工作的时候打瞌睡，而午睡则不在此列。那么如何午睡呢？（也就是中午打盹, noon nap). （1）睡觉时间少于 30min 理想的午睡时间在 20-30min 之间，更长时间的午睡会导致惯性睡眠——白天就困（因为有 post-sleep grogginess）。 （2）保持睡觉环境尽量安静，黑暗，凉爽 这个就是尽量营造一个接近晚上的环境了，否则生物钟会自动调节为褪黑素少的时候睡觉的，时间长了白天就容易犯困了。 （3）有计划地午睡 随时随地想睡就睡不仅不舒服，而且会形成惯性。比如在在 12 点坐着睡习惯了，那么以后你 12 点开车的时候就也容易睡着。如果午睡，请固定时间，固定地点（在床上）。 （4）喝咖啡 日本的一个小型研究表明喝完咖啡之后马上睡觉（nap），然后再起床效果最佳，原因是你的睡眠发生在咖啡因起效果之前，之后咖啡因的效果会把你唤醒。但由于没有别的研究组做过这方面研究，所以我们对此建议持保留态度，唯一肯定的建议就是——咖啡的口感和香味可以起到唤醒作用。（注：我实验过喝咖啡马上睡觉，效果不错。但正如原文提到的，人对于咖啡因的反应差异性太大，所以无法作为普适建议） （5）心理上不要觉得内疚 别觉着白天睡觉减少了你学习的时间！合理的午睡可以让你整个下午都容光焕发效率爆表！ 7. 参考文献 [1]Loomis AL, Harvey EN, Hobart GA. Cerebral states during sleep as studied by human brain potentials. Journal of Experimental Psychology. 1937;21(2):127–144. [2]Dement W, Kleitman N. Cyclic variations in EEG during sleep and their relation to eye movements, body motility, and dreaming. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology: Supplement. 1957a;9(4):673–690. [3]Gais S, Molle M, Helms K, Born J. Learning-dependent increases in sleep spindle density. Journal of Neuroscience. 2002;22(15):6830–6834. [4] Carskadon M, Dement W. Normal human sleep: An overview. In: Kryger MH, Roth T, Dement WC, editors. Principles and Practice of Sleep Medicine. 4th ed. Philadelphia: Elsevier Saunders; 2005. pp. 13–23. [5] Saper CB, Scammell TE, Lu J. Hypothalamic regulation of sleep and circadian rhythms. Nature. 2005c;437(7063):1257–1263. [6] Saper CB, Scammell TE, Lu J. Hypothalamic regulation of sleep and circadian rhythms. Nature. 2005c;437(7063):1257–1263. [7] McClain, James J., et al. "Associations between physical activity, sedentary time, sleep duration and daytime sleepiness in US adults." Preventive medicine 66 (2014): 68-73. [8] Lindberg, Eva, et al. "Snoring and daytime sleepiness as risk factors for hypertension and diabetes in women—a population-based study." Respiratory medicine 101.6 (2007): 1283-1290. [9] Amie C. Hayley, Lana J. Williams, Gerard A. Kennedy, Michael Berk, Sharon L. Brennan, Julie A. Pasco, Excessive daytime sleepiness and metabolic syndrome: across-sectional study, Metabolism, Volume 64, Issue 2, February 2015, Pages 244-252. [10] Krueger, James M., et al. "Interferon alpha-2 enhances slow-wave sleep in rabbits." International journal of immunopharmacology 9.1 (1987): 23-30. 查看知乎原文
