首先要说的是,这个问题仍然没有确切的答案。科学家通过一些方式,能知道大脑在睡着时候的表现,但是出于技术&伦理的限制,我们还不能回答人是怎么睡着的这个问题。
这篇文章从过程表象入手,试图解释一下问题。
睡着的过程,专业的名词叫做Sleep Onset Process/Period(SOP)。学界对于SOP的研究很早就已经开始,但是却一直没有很大的进展。
曾经人们一度认为,醒或睡的关系就像点灯开关一样,但是近来的研究显示,SOP是一个进展缓慢的过程。
通过EEG(脑电波图像)的分析,人们很早就知道睡眠分为REM(快速眼动睡眠)和N1-N3(近来从N4修改成N3)的睡眠阶段,但是从清醒到入睡的阶段,人们一直缺乏认识。
1994年的时候,Hori、Hayashi和Morikawa对的最开始的“清醒、N1、N2部分”进行了细致的研究,根据脑电波的不同波形,将这个区域细分为了9个小类。对应EEG如下(下文中用H1-H9表示):
通俗地说,H1-H9这九个阶段就代表了人从清醒到睡着的过程。H1是清醒,H9是入睡。
H1-H2属于清醒,H3-H8属于N1睡眠,H9属于N2睡眠。那么,睡着的过程就是在H2-H3之间咯?
并不。
最近的研究将SOP的H1-H9分为了三个阶段:H1-H4、H5-H8、H8-H9——没错就是有重叠。
图表如下:
以下是通俗“易懂”版:
1、H1-H4阶段,入睡的开始,从清醒进入N1睡眠,Alpha波消失。
Alpha波是EEG图像中一些大脑活动的表现形式,在这一阶段从最高活跃等级逐渐消失。
这个变化带来一系列生理心理的作用:
- 对外界刺激的反应变慢。
- 从感到困意到昏昏入睡——有看电影睡着的时候吗?内种昏昏欲睡但是又没睡着的状态,醒来还能回想起某几个瞬间。
2、H5-H8阶段,入睡程度加深,逐渐丧失对外接刺激的反应能力。
Theta波出现,Vertexsharpwave出现:
- 对外界刺激逐渐丧失反应能力。
- 呼吸频率开始降低——很多人能根据呼吸声判读人是否睡着,道理来源于此。
3、H8-H9进入N2睡眠,自我真正意识到睡着。
- 心率降低,慢速眼动降低。
- 开始真正睡着。
简单来说,在入睡的时候,Alpha波活动逐渐减小,Theta波逐渐增强。我们的意识逐渐模糊,对外界的刺激反应减小,呼吸速率,心跳速率都减小。Spindles出现后,人类就“丧失意识”,真正睡着了。
研究发现,人们定义睡着和科学家根据EEG定义的睡眠阶段有一些区别。如果只经历H1-H8(对应N1阶段),就被叫醒,只有10%的人会认为自己已经睡着了。
与此相对的是,经历过H9(N2)阶段后,大部分人都会认为自己刚刚已经入睡。
换句话说,N1阶段,大多数人还不会认为自己睡着,但是其实,科学角度来讲,已经算睡眠了。
那现在高票回答,VLPO--TMN的激素抑制关系又是什么呢?
入睡或醒来是体内激素对抗的结果。
大脑前部一个被称为脑侧室前视核(VLPO)的区域主宰着人是清醒还是睡眠。在人体处于黑暗、酒精和温暖的气氛及其他因素中时,VLPO细胞就会发挥作用,令人入睡。这种细胞发挥作用时,会阻止大脑的其他区域释放令人“清醒”的激素。而这样又会使更多的VLPO细胞变得活跃,使人进入睡眠状态。
不过,抑制关系的不仅仅是VLPO-TMN而是VLPO/eVLPO---TMN/DR/LC,同时从定义上来讲,抑制关系里起作用的并不是激素,而是神经递质。
VLPO和TMN就像跷跷板两端的小孩一样,谁“重要”一些,谁就占据先机,把我们带入到睡眠、清醒的状态里。
这里我用一个更通俗的比喻来解释。
(e)VLPO----TMN/DR/LC就像两个斗地主的老大爷。如图:
VLPO/eVLPO是迷糊老大爷,TMN/LC/DR是精神老大爷。每个人手里都有一把牌。
VLPO迷糊老大爷手里有GABA、Galanin这两张牌,TMN/LC/DR精神老大爷手里的牌多一些,有Histamine、NE、5HT、GABA。
白天的时候,因为牌多,精神老大爷占据上风。晚上的时候,迷糊老大爷会得到褪黑色素Melatonin的帮助,一般情况下就会战胜精神老大爷。
但是打牌的过程,往往都不会按照理论的方向走:
比如前一天晚上没有睡好,那迷糊老大爷手里的牌就会多一些。
比如喝了咖啡,那迷糊老大爷就会发现牌怎么都打不出去……
比如生成Orexin的神经元出现了问题,精神老大爷就拿不到牌……
所以每天早起的过程,都是脑内两个区域互相厮杀的过程呢:)